ورقة بيانات سلسلة LED 67-21 - حزمة P-LCC-2 - 1.75-2.35 فولت - 25 مللي أمبير - ألوان الأحمر/البرتقالي/الأخضر/الأزرق/الأصفر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة 67-21 عائلة من مصابيح LED ذات الرؤية العلوية المصممة لتطبيقات المؤشرات العامة والإضاءة الخلفية. يتم تغليف هذه المكونات في حزمة P-LCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي) مدمجة ذات جسم أبيض ونافذة شفافة عديمة اللون. تم تحسين هذا التصميم لتوفير زاوية مشاهدة واسعة، مما يجعل مصابيح LED مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي تحتاج فيها الإضاءة إلى أن تكون مرئية من زوايا مختلفة، كما في أنابيب الضوء. تتوفر السلسلة بألوان إشعاعية متعددة، بما في ذلك البرتقالي الناعم والأخضر والأزرق والأصفر، مع كون النموذج المحدد في ورقة البيانات هذا هو نوع أحمر لامع يعتمد على مادة شريحة AlGaInP. الميزة الرئيسية لهذه السلسلة هي متطلباتها المنخفضة للتيار، مما يجعلها خيارًا ممتازًا للمعدات المحمولة التي تعمل بالبطارية أو الحساسة للطاقة.

1.1 الميزات والمزايا الأساسية

تساهم الميزات الأساسية لمصابيح LED سلسلة 67-21 في تنوعها وسهولة استخدامها في التصنيع الإلكتروني الحديث. تسهل حزمة التثبيت السطحي P-LCC-2 التنسيب الآلي باستخدام معدات التنسيب والوضع القياسية، مما يحسن بشكل كبير كفاءة واتساق التجميع. تم تصميم الحزمة بعاكس داخلي يحسن اقتران الضوء وإخراجه، مما يعزز السطوع والتوحيد. علاوة على ذلك، تم تصنيع مصابيح LED هذه بتركيبة خالية من الرصاص وتتوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يلبي المعايير البيئية والتنظيمية المعاصرة. يوفر توافقها مع عمليات اللحام المختلفة، بما في ذلك إعادة التدفق بالبخار وإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء واللحام بالموجات، مرونة في إعداد خط الإنتاج. يتم توريد المكونات على شريط 8 مم وبكرة، وهو المعيار لخطوط التجميع الآلية، مما يضمن التعامل السلس والتغذية أثناء التصنيع.

1.2 التطبيقات والأسواق المستهدفة

تجد مصابيح LED سلسلة 67-21 استخدامًا في مجموعة واسعة من التطبيقات نظرًا لأدائها الموثوق وعامل شكلها المدمج. السوق الأساسي هو الاتصالات، حيث تعمل كمؤشرات حالة وإضاءة خلفية للمفاتيح أو الشاشات في أجهزة مثل الهواتف وآلات الفاكس. كما يتم استخدامها بشكل شائع للإضاءة الخلفية المسطحة للشاشات البلورية السائلة ولإضاءة المفاتيح والرموز على لوحات التحكم. تجعل زاوية المشاهدة الواسعة واقتران الضوء الفعال منها الخيار المثالي لتطبيقات أنابيب الضوء، حيث تحتاج الإضاءة إلى توجيهها من مصباح LED إلى نقطة مرئية على السطح الخارجي للجهاز. أخيرًا، طبيعتها متعددة الأغراض تجعلها مناسبة للعديد من أدوار المؤشرات الأخرى في الإلكترونيات الاستهلاكية والتحكم الصناعي وداخل السيارات والأجهزة المنزلية.

2. تحليل المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات. يعد فهم هذه القيم أمرًا بالغ الأهمية لتصميم الدوائر المناسب وضمان الموثوقية طويلة الأمد.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم لمصباح LED. هذه ليست ظروف التشغيل العادية. الحد الأقصى لجهد الانعكاس (V_R) هو 5 فولت، مما يشير إلى أن مصباح LED يمكنه تحمل انحياز عكسي قصير يصل إلى هذا المستوى. تصنيف التيار الأمامي المستمر (I_F) هو 25 مللي أمبير. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروي (I_FP) قدره 60 مللي أمبير تحت دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز. الحد الأقصى لتبديد الطاقة (P_d) هو 60 مللي واط، محسوبًا من الجهد الأمامي والتيار. يمكن للجهاز التعامل مع تفريغ كهروستاتيكي (ESD) بقيمة 2000 فولت وفقًا لنموذج جسم الإنسان (HBM)، وهو مستوى قياسي للتعامل الأساسي مع المكونات. نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr) هو من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، وتمتد درجة حرارة التخزين (T_stg) قليلاً إلى -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الكهروبصرية

يتم قياس الخصائص الكهروبصرية في حالة اختبار قياسية لدرجة حرارة محيطة 25 درجة مئوية وتيار أمامي 10 مللي أمبير. بالنسبة للنوع الأحمر اللامع، فإن شدة الإضاءة (I_v) لها قيمة نموذجية، مع حد أدنى 36 مللي كانديلا وحد أقصى 90 مللي كانديلا. زاوية المشاهدة (2θ1/2)، المعرفة على أنها الزاوية التي تنخفض فيها الشدة إلى نصف قيمتها القصوى، هي 120 درجة واسعة. الطول الموجي الذروي (λ_p) هو عادة 632 نانومتر، بينما يتراوح الطول الموجي السائد (λ_d) من 621 نانومتر إلى 631 نانومتر. عرض النطاق الطيفي (Δλ) هو عادة 20 نانومتر. يتراوح الجهد الأمامي (V_F) عند 10 مللي أمبير من حد أدنى 1.75 فولت إلى حد أقصى 2.35 فولت، مع وجود قيمة نموذجية ضمن هذا النطاق. يتم ضمان أن يكون التيار العكسي (I_R) 10 ميكرو أمبير أو أقل عند تطبيق انحياز عكسي 5 فولت.

2.3 الخصائص الحرارية واللحام

يتم معالجة الإدارة الحرارية بشكل غير مباشر من خلال منحنى تخفيض التيار الأمامي، والذي يوضح كيف يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر مع زيادة درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية. تحدد ورقة البيانات ملفات تعريف درجة حرارة اللحام لمنع التلف الحراري أثناء التجميع. بالنسبة لللحام بإعادة التدفق، يمكن لمصباح LED تحمل درجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ. بالنسبة لللحام اليدوي، يُسمح بدرجة حرارة 350 درجة مئوية عند طرف المكواة لمدة أقصاها 3 ثوانٍ. يعد الالتزام بهذه الإرشادات أمرًا ضروريًا للحفاظ على سلامة الحزمة البلاستيكية والروابط السلكية الداخلية.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معلمات رئيسية. تستخدم سلسلة 67-21 نظام تصنيف لشدة الإضاءة والطول الموجي السائد والجهد الأمامي.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تجميع شدة الإضاءة في عدة مجموعات يتم تحديدها برموز مثل N2 وP1 وP2 وQ1. تحدد كل مجموعة نطاقًا محددًا من قيم الشدة الدنيا والقصوى مقاسة بالمللي كانديلا (mcd) عند 10 مللي أمبير. على سبيل المثال، تغطي المجموعة Q1 الشدة من 72 مللي كانديلا إلى 90 مللي كانديلا. يمكن للمصممين تحديد رمز مجموعة معين لضمان مستوى سطوع أدنى لتطبيقهم.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم أيضًا تصنيف الطول الموجي السائد، الذي يرتبط باللون المدرك. تحدد المجموعات، مثل FF1 وFF2، نطاقات ضيقة بالنانومتر (nm). على سبيل المثال، تغطي المجموعة FF1 الأطوال الموجية من 621 نانومتر إلى 626 نانومتر، وتغطي FF2 من 626 نانومتر إلى 631 نانومتر. يسمح ذلك بمطابقة لونية دقيقة عبر مصابيح LED متعددة في منتج واحد، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا.

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي إلى مجموعات تحمل علامات 0 و1 و2 تحت مجموعة رئيسية 'B'. تغطي المجموعة 0 من 1.75 فولت إلى 1.95 فولت، وتغطي المجموعة 1 من 1.95 فولت إلى 2.15 فولت، وتغطي المجموعة 2 من 2.15 فولت إلى 2.35 فولت. يمكن أن يكون معرفة مجموعة الجهد مهمًا لتصميم دوائر تحديد التيار بكفاءة، خاصة في الأجهزة التي تعمل بالبطارية حيث يكون كل مللي فولت مهمًا.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة منحنيات خصائص نموذجية توفر نظرة أعمق في سلوك مصباح LED تحت ظروف مختلفة.

4.1 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

يظهر هذا المنحنى أن ناتج الضوء ليس متناسبًا خطيًا مع التيار. يزداد بسرعة عند التيارات المنخفضة ولكن يميل إلى التشبع عند التيارات الأعلى. هذا اللاخطية مهم لتصميمات تخفيف PWM (تعديل عرض النبضة)، حيث يتحكم متوسط التيار في السطوع.

4.2 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي وتخفيض التيار الأمامي

يوضح منحنى V-I العلاقة الأسية للدايود. يعد منحنى التخفيض حاسمًا للموثوقية؛ فهو يفرض تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية لمنع ارتفاع درجة الحرارة والتدهور المتسارع.

4.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة وتوزيع الطيف

يظهر منحنى الشدة مقابل درجة الحرارة أن ناتج الضوء ينخفض عمومًا مع زيادة درجة الحرارة، وهي خاصية لمعظم مصابيح LED. يؤكد مخطط توزيع الطيف الطبيعة أحادية اللون للضوء، المتمركزة حول الطول الموجي الذروي مع عرض النطاق المحدد.

4.4 مخطط الإشعاع

يؤكد هذا الرسم البياني القطبي بصريًا زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 120 درجة، ويوضح كيفية توزيع شدة الضوء مكانيًا. النمط هو عادة لامبرتي أو شبه لامبرتي لهذا النوع من الحزم.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد الحزمة والتفاوتات

تحتوي حزمة مصباح LED على أبعاد محددة، بما في ذلك حجم الجسم وتباعد الأطراف والارتفاع الكلي. يشير الرسم إلى بصمة P-LCC-2 النموذجية. ما لم يُذكر خلاف ذلك، فإن التفاوتات الأبعاد هي ±0.1 مم، وهو المعيار للمكونات البلاستيكية المصبوبة. يتم عادةً تحديد الكاثود بواسطة علامة على الحزمة أو شكل طرف محدد.

5.2 مواصفات الشريط والبكرة

للتجميع الآلي، يتم توريد مصابيح LED على شريط ناقل بعرض 8 مم ملفوف على بكرات. توفر ورقة البيانات أبعادًا مفصلة لجيب الناقل والخطوة ومحور البكرة. تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. أبعاد البكرة المناسبة ضرورية لتوافقها مع أنظمة التغذية الآلية على آلات التنسيب.

5.3 التغليف الحساس للرطوبة

يتم تغليف المكونات في كيس ألومنيوم مقاوم للرطوبة مع مجفف بالداخل. يتم تضمين بطاقة مؤشر الرطوبة (HIC) لإظهار ما إذا كانت الرطوبة الداخلية للكيس قد تجاوزت المستويات الآمنة. يعد هذا التغليف ضروريًا لمنع ظاهرة \"الفرقعة\" أو التقشر أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، والتي يمكن أن تحدث إذا امتصت الحزمة البلاستيكية الرطوبة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

يعد التعامل الصحيح واللحام أمرًا حيويًا للمردود والموثوقية. تتوافق مصابيح LED مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالبخار والأشعة تحت الحمراء واللحام بالموجات. يجب اتباع ملف إعادة التدفق المحدد بذروة 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ. بالنسبة لللحام اليدوي، يجب أن تلامس مكواة مسيطر عليها بدرجة حرارة 350 درجة مئوية الطرف لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ. يجب تخزين المكونات في أكياسها الأصلية المقاومة للرطوبة حتى الاستخدام. بمجرد فتح الكيس، إذا أظهر مؤشر الرطوبة تحذيرًا، فيجب تجفيف الأجزاء وفقًا لإرشادات IPC/JEDEC القياسية قبل اللحام.

7. اختبار الموثوقية

تدرج ورقة البيانات مجموعة شاملة من اختبارات الموثوقية التي يتم إجراؤها تحت ظروف محددة بمستوى ثقة 90٪ و LTPD (نسبة العيوب المسموح بها للدفعة) بنسبة 10٪. تشمل الاختبارات مقاومة لحام إعادة التدفق، ودورة درجة الحرارة (-40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية)، والصدمة الحرارية، والتخزين في درجات حرارة عالية ومنخفضة، وعمر التشغيل بالتيار المستمر عند تيار مرتفع (20 مللي أمبير)، واختبار درجة الحرارة العالية / الرطوبة العالية (85 درجة مئوية / 85٪ رطوبة نسبية). يتم إجراء كل اختبار لمدة محددة (مثل 1000 ساعة) على عينة من 22 قطعة مع عدم السماح بأي فشل (Ac/Re = 0/1). يشير اجتياز هذه الاختبارات إلى منتج قوي مناسب للتطبيقات المتطلبة.

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تصميم الدائرة

مقاومة تحديد التيار إلزامية عند تشغيل مصباح LED من مصدر جهد. يتم حساب قيمة المقاومة (R) كـ R = (V_supply - V_F) / I_F، حيث V_F هو الجهد الأمامي لمصباح LED (استخدم القيمة القصوى لتصميم آمن) و I_F هو التيار الأمامي المطلوب (لا يتجاوز 25 مللي أمبير تيار مستمر). على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت و V_F بقيمة 2.35 فولت عند 20 مللي أمبير، R = (5 - 2.35) / 0.02 = 132.5 أوم (استخدم القيمة القياسية 130 أوم أو 150 أوم). لحماية الجهد العكسي، خاصة في الدوائر المقترنة بالتيار المتردد أو غير المنظمة بشكل جيد، يمكن النظر في استخدام دايود حماية متوازي، على الرغم من أن مصباح LED نفسه يمكنه تحمل ما يصل إلى 5 فولت في الاتجاه العكسي.

8.2 الإدارة الحرارية

بينما يكون تبديد الطاقة في مصباح LED نفسه منخفضًا، يمكن أن يساعد تخطيط اللوحة المطبوعة (PCB) المناسب في تبديد الحرارة. تأكد من أن وسادات اللحام المتصلة بالوسادة الحرارية لمصباح LED (إن وجدت) أو الأطراف لها مساحة نحاسية كافية لتعمل كمشتت حراري. تجنب التشغيل عند الحد الأقصى المطلق للتيار ودرجة الحرارة في وقت واحد؛ راجع منحنى التخفيض.

8.3 التكامل البصري

لتطبيقات أنابيب الضوء، يجب وضع مصباح LED بدقة تحت سطح الإدخال للأنبوب. تساعد زاوية المشاهدة الواسعة في التقاط المزيد من الضوء في الأنبوب. ضع في اعتبارك تسرب الضوء المحتمل واستخدم حواجز معتمة إذا لزم الأمر لمنع التداخل بين المؤشرات المجاورة. تضمن النافذة الشفافة عديمة اللون الحد الأدنى من تشويه اللون.

9. المقارنة والتمييز

مقارنة بمصابيح LED ذات الأطراف الشعاعية الأبسط، تقدم سلسلة 67-21 ميزة كبيرة لتكنولوجيا التثبيت السطحي (SMT)، مما يتيح تجميعًا أصغر حجمًا وأخف وزنًا وأكثر آلية. زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 120 درجة متفوقة على العديد من مصابيح LED SMT ذات الزوايا الضيقة، مما يجعلها مناسبة بشكل فريد لأنابيب الضوء والإشارة ذات المساحة الواسعة. الجهد الأمامي المنخفض (خاصة في المجموعات الأدنى) مفيد للتشغيل ببطارية منخفضة الجهد مقارنة ببعض مصابيح LED الزرقاء أو البيضاء التي لديها V_F أعلى. يوفر نظام التصنيف الشامل اتساقًا أفضل في اللون والسطوع من مصابيح LED العامة غير المصنفة أو المصنفة بشكل فضفاض.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

10.1 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي الذروي (λ_p) هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في الحد الأقصى. الطول الموجي السائد (λ_d) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يطابق اللون المدرك لمصباح LED. بالنسبة لمصابيح LED ذات الطيف الضيق مثل هذا الأحمر، غالبًا ما تكون قريبة جدًا، لكن λ_d أكثر صلة بتحديد اللون.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED بدون مقاومة تحديد تيار؟

لا. مصباح LED هو جهاز يعمل بالتيار. توصيله مباشرة بمصدر جهد سيتسبب في تدفق تيار مفرط، مما يتجاوز بسرعة الحد الأقصى المسموح به (25 مللي أمبير) ويدمر الجهاز. دائمًا ما تكون هناك حاجة إلى مقاومة متسلسلة أو محرك تيار ثابت.

10.3 كيف أفسر الملصق على البكرة أو الكيس؟

يتضمن الملصق رموزًا لـ CAT (رتبة شدة الإضاءة)، و HUE (رتبة الطول الموجي السائد)، و REF (رتبة الجهد الأمامي). تتوافق هذه مباشرة مع رموز المجموعات الموضحة في الأقسام 3.1 و 3.2 و 3.3. على سبيل المثال، يشير الملصق الذي يظهر CAT: Q1، HUE: FF2، REF: 1 إلى مصباح LED من مجموعة السطوع الأعلى (72-90 مللي كانديلا)، ومجموعة الطول الموجي العليا (626-631 نانومتر)، ومجموعة الجهد المتوسطة (1.95-2.15 فولت).

10.4 هل هذا المصباح LED مناسب للاستخدام في الهواء الطلق؟

يغطي نطاق درجة حرارة التشغيل من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية معظم الظروف الخارجية. ومع ذلك، فإن الحزمة ليست مصنفة خصيصًا لمقاومة الماء أو الأشعة فوق البنفسجية العالية. للتعرض المباشر في الهواء الطلق، ستكون هناك حاجة إلى حماية بيئية إضافية (طلاء مطابق، علب محكمة الإغلاق) للحماية من الرطوبة والغبار وتدهور ضوء الشمس.

11. مثال عملي لحالة الاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة لموجه شبكة.تحتوي اللوحة على رموز متعددة (الطاقة، الإنترنت، Wi-Fi) تحتاج إلى إضاءة. المساحة محدودة على اللوحة المطبوعة (PCB). مصباح LED سلسلة 67-21 هو خيار مثالي. توفر حزمته SMT P-LCC-2 مساحة مقارنة بمصابيح LED ذات الثقوب. تضمن زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 120 درجة أن تكون الرموز مرئية بوضوح من زوايا مختلفة في الغرفة. تم تصميم أنبوب ضوء لكل رمز لتوجيه الضوء من مصباح LED المثبت على اللوحة الرئيسية إلى اللوحة الأمامية. يختار المصمم مصابيح LED من نفس مجموعات الشدة (مثل P2) والطول الموجي (مثل FF2) لضمان سطوع ولون موحدين عبر جميع المؤشرات. يتم استخدام دائرة تشغيل بسيطة بمقاومة تحديد تيار لكل مصباح LED، متصلة بدبوس GPIO على متحكم الموجه للتحكم الفردي. يقلل الاستهلاك المنخفض للتيار (مثل 10 مللي أمبير لكل مصباح LED) من الحمل على مصدر طاقة النظام.

12. مقدمة المبدأ التقني

مصابيح الثنائيات الباعثة للضوء (LED) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n، تتحد الإلكترونات من المنطقة من النوع n مع الفجوات من المنطقة من النوع p في الطبقة النشطة. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات المستخدمة. يستخدم مصباح LED الأحمر سلسلة 67-21 شريحة AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم)، وهو نظام مادة شائع لإنتاج الضوء الأحمر والبرتقالي والأصفر عالي الكفاءة. تعمل الحزمة البلاستيكية على حماية القطعة شبه الموصلة الهشة، وتوفر هيكلًا ميكانيكيًا للأطراف، وتدمج عدسة أو قبة تشكل حزمة إخراج الضوء، مما يؤدي إلى خاصية زاوية المشاهدة الواسعة.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

تستمر صناعة LED في التطور نحو كفاءة أعلى وحزم أصغر وتكامل أكبر. بينما تمثل سلسلة 67-21 تقنية ناضجة وموثوقة، تشمل اتجاهات مصابيح LED المؤشرة تطوير عوامل شكل أصغر (مثل حزم على مستوى الرقاقة)، وسطوع أعلى عند تيارات أقل، واعتماد أوسع لمصابيح LED متعددة الألوان (RGB) في حزمة واحدة للإشارة الديناميكية للألوان. هناك أيضًا تركيز متزايد على تحسين اتساق اللون وتصنيف أكثر دقة مباشرة من الشركات المصنعة لتقليل احتياجات المعايرة للمستخدمين النهائيين. علاوة على ذلك، فإن السعي نحو الاستدامة يدفع لمزيد من التقليل من استخدام المواد واستهلاك الطاقة طوال دورة حياة المكون. تظل مبادئ زاوية المشاهدة الواسعة والأداء الموثوق والتوافق مع التجميع الآلي الموجودة في سلسلة 67-21 أساسية لهذه التطورات.