ورقة بيانات LED أزرق من نوع P-LCC-2 - عبوة 3.2x2.8x1.9mm - جهد أمامي 2.7-3.5 فولت - شدة إضاءة تصل إلى 285 ميكروكانديلا - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات LED للتركيب السطحي (SMD) بعبوة P-LCC-2. الوظيفة الأساسية لهذا المكون هي كمؤشر بصري أو مصدر إضاءة خلفية. تكمن مزاياها الأساسية في عبوتها البيضاء المدمجة ذات النافذة الشفافة عديمة اللون، مما يسهل زاوية مشاهدة واسعة تبلغ 120 درجة. هذا التصميم، الذي يتميز بعاكس داخلي مُحسَّن لاقتران الضوء، يجعله مناسبًا بشكل خاص لتطبيقات أدلة الضوء وأنابيب الضوء. تشمل الأسواق المستهدفة معدات الاتصالات (للمؤشرات في الهواتف/أجهزة الفاكس)، والإلكترونيات الاستهلاكية لإضاءة الخلفية لشاشات LCD، وإضاءة المفاتيح، والاستخدام العام كمؤشر حيث تكون هناك حاجة إلى إخراج ضوئي موثوق ومتسق.

2. تعمق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تم تصميم الجهاز للعمل بشكل موثوق ضمن الحدود القصوى التالية، والتي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم. الحد الأقصى لجهد الانعكاس (V_R) هو 5 فولت. يجب ألا يتجاوز التيار الأمامي المستمر (I_F) 25 مللي أمبير، بينما يُسمح بتيار أمامي ذروي (I_FP) قدره 100 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز). الحد الأقصى لتبديد الطاقة (P_d) هو 95 ملي واط. يمكن للمكون تحمل تفريغ كهروستاتيكي (ESD) بقيمة 2000 فولت وفقًا لنموذج جسم الإنسان (HBM). نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr) هو من -40°C إلى +85°C، ويمكن تخزينه (T_stg) بين -40°C و +90°C. تم تحديد حدود درجة حرارة اللحام لإعادة التدفق (260°C لمدة 10 ثوانٍ) واللحام اليدوي (350°C لمدة 3 ثوانٍ).

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية حيث I_F = 20 مللي أمبير ودرجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25°C. تتراوح شدة الإضاءة (I_V) بشكل نموذجي، مع حد أدنى يبلغ 90 ملي كانديلا (mcd) وحد أقصى يبلغ 285 mcd، كما هو محدد بنظام التصنيف. الطول الموجي السائد (λ_d) للنوع الأزرق محدد بين 464 نانومتر و 472 نانومتر، مع طول موجي ذروي نموذجي (λ_p) حوالي 468 نانومتر. عرض النطاق الطيفي (Δλ) هو نموذجيًا 25 نانومتر. يتراوح الجهد الأمامي (V_F) المطلوب لتشغيل LED عند 20 مللي أمبير من حد أدنى 2.70 فولت إلى حد أقصى 3.50 فولت. تم ملاحظة التفاوتات المسموح بها: ±11% لشدة الإضاءة، ±0.1 فولت للجهد الأمامي، و ±1 نانومتر للطول الموجي الذروي.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات بناءً على معايير الأداء الرئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف الناتج الضوئي إلى خمس فئات (Q2, R1, R2, S1, S2)، مع قيم دنيا تتراوح من 90 mcd (Q2) إلى 225 mcd (S2) وقيم قصوى من 112 mcd (Q2) إلى 285 mcd (S2)، كلها مقاسة عند I_F=20 مللي أمبير.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تقسيم اللون الأزرق (المجموعة F) إلى أربع فئات طول موجي: AA1 (464-466 نانومتر)، AA2 (466-468 نانومتر)، AA3 (468-470 نانومتر)، و AA4 (470-472 نانومتر). هذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED بنقاط لونية محددة للغاية.

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي إلى أربع مجموعات (10, 11, 12, 13) ضمن النطاق العام من 2.70 فولت إلى 3.50 فولت، حيث تغطي كل فئة مدى 0.2 فولت (مثل الفئة 10: 2.70-2.90 فولت). هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دوائر تحديد التيار بكفاءة وضمان سطوع موحد في مصفوفات LED المتعددة.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح سلوك الجهاز تحت ظروف متغيرة.

4.1 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

يُظهر هذا المنحنى أن الناتج الضوئي يزداد مع زيادة التيار الأمامي ولكن ليس بشكل خطي. يساعد المصممين على فهم المقايضة بين الكفاءة عند تشغيل LED أعلى أو أقل من 20 مللي أمبير القياسي.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

تقل شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. المنحنى ضروري للتطبيقات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة، حيث يشير إلى ضرورة تخفيض التصنيف للحفاظ على الأداء والعمر الافتراضي.

4.3 منحنى تخفيض تصنيف التيار الأمامي

يحدد هذا الرسم البياني أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. لمنع ارتفاع درجة الحرارة وضمان الموثوقية، يجب تقليل التيار عند التشغيل فوق 25°C.

4.4 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي

يصور منحنى IV العلاقة الأسية بين التيار والجهد، وهي أساسية لاختيار طوبولوجيا السائق المناسبة (تيار ثابت مقابل قائم على المقاوم).

4.5 توزيع الطيف

يؤكد الرسم الطيفي على إخراج الضوء الأزرق أحادي اللون المتمركز حول 468 نانومتر مع عرض نطاق محدد، وهو أمر مهم للتطبيقات الحساسة للون.

4.6 مخطط الإشعاع

يؤكد هذا الرسم القطبي بصريًا نمط الانبعاث الواسع الشبيه بلامبرتيان بزاوية مشاهدة 120 درجة، موضحًا كيفية توزيع شدة الضوء مكانيًا.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 أبعاد العبوة

تتميز عبوة P-LCC-2 بمساحة صغيرة. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم الجسم حوالي 3.2 مم في الطول و 2.8 مم في العرض، بارتفاع 1.9 مم. يتم تحديد القطب السالب بواسطة شق أو علامة خضراء على العبوة. تحدد الرسومات التفصيلية توصيات تخطيط الوسادة لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، بما في ذلك نمط الأرضية وتعريف قناع اللحام، مع تفاوتات قياسية تبلغ ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 أبعاد البكرة والشريط

يتم توريد المكون على شريط حامل بعرض 8 مم للتجميع الآلي (pick-and-place). يتم توفير أبعاد البكرة ومواصفات جيوب الشريط لضمان التوافق مع معدات التركيب السطحي الآلي (SMT) القياسية. تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

يتوافق LED مع عمليات إعادة التدفق بالطور البخاري، وإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، واللحام بالموجة. المعلمة الحرجة لللحام بإعادة التدفق هي درجة حرارة ذروية تبلغ 260°C كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ. بالنسبة لللحام اليدوي، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350°C، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ لكل وسادة. من المهم للغاية تجنب الإجهاد الميكانيكي على العبوة أثناء اللحام وبعده. الجهاز مصنف على أنه خالٍ من الرصاص ومتوافق مع RoHS.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس حاجزة مقاومة للرطوبة مع مجفف لحمايتها من الرطوبة أثناء التخزين والنقل، حيث إنها أجهزة حساسة للرطوبة (MSD). يتضمن ملصق المنتج على البكرة رموزًا لرتبة شدة الإضاءة (CAT)، ورتبة الطول الموجي السائد (HUE)، ورتبة الجهد الأمامي (REF)، والتي تتوافق مباشرة مع معلومات التصنيف. يشفر رقم الجزء 67-11/BHC-FQ2S1F/2T خيارات التصنيف هذه (مثل F لمجموعة الطول الموجي، Q2/S1 للشدة، إلخ.).

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشرات الحالة:مثالية لمصابيح حالة الطاقة أو الاتصال أو الوظيفة في الإلكترونيات الاستهلاكية وأجهزة الاتصالات واللوحات الصناعية.
• الإضاءة الخلفية:مناسبة للإضاءة الخلفية ذات الإضاءة الجانبية أو المباشرة لشاشات LCD الصغيرة، أو رموز لوحة المفاتيح، أو مفاتيح الغشاء.
• أدلة/أنابيب الضوء:زاوية المشاهدة الواسعة والعبوة الشفافة تجعلها مصدر نقطي ممتاز لأنابيب الضوء البلاستيكية التي توجه الضوء إلى اللوحة الأمامية.
• الإضاءة العامة:يمكن استخدامها في مصفوفات للإضاءة الزخرفية أو الوظيفية منخفضة المستوى.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو سائق تيار ثابت لضبط التيار الأمامي. احسب قيمة المقاوم بناءً على جهد التغذية وأقصى V_F من الفئة (مثل 3.5 فولت) لضمان ألا يتجاوز التيار 25 مللي أمبير في أسوأ الظروف.
• إدارة الحرارة:للعمل المستمر في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار، ضع في اعتبارك تخفيف الحرارة على لوحة الدوائر المطبوعة وتجنب وضع مصادر حرارة أخرى بالقرب. التزم بمنحنى تخفيض تصنيف التيار.
• التصميم البصري:استفد من زاوية المشاهدة 120 درجة. لتطبيقات أنابيب الضوء، تأكد من تصميم مادة الأنبوب وهندسته لالتقاط ونقل نمط الانبعاث الواسع هذا بكفاءة.
• حماية ESD:بينما يحتوي الجهاز على حماية ESD مدمجة (2000 فولت HBM)، لا يزال يوصى بتنفيذ احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتجميع.

9. المقارنة التقنية

مقارنة بعبوات LED القديمة مثل الأنواع ذات الثقب 5 مم، يقدم LED SMD هذا من نوع P-LCC-2 مزايا كبيرة: مساحة أصغر بكثير تتيح تصميمات أعلى كثافة، والتوافق مع التجميع الآلي بالكامل مما يقلل التكلفة، وارتفاع أقل للمنتجات النهائية الأكثر نحافة. زاوية المشاهدة الواسعة هي عامل تمييز رئيسي ضد مصابيح LED SMD ذات الزاوية الضيقة، مما يجعلها متفوقة للتطبيقات التي تتطلب الرؤية من زوايا خارج المحور دون بصريات ثانوية. يوفر هيكل التصنيف المحدد تحكمًا أكثر دقة في الأداء مقارنة بمصابيح LED غير المصنفة، مما يضمن اتساق اللون والسطوع في عمليات الإنتاج.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من مصدر طاقة 5 فولت؟

ج: لا. الجهد الأمامي هو فقط 2.7-3.5 فولت. توصيله مباشرة بـ 5 فولت سيسبب تيارًا مفرطًا، مما يؤدي إلى تدمير LED. يجب عليك استخدام مقاوم محدد للتيار. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت و V_F نموذجي 3.2 فولت، واستهداف I_F=20 مللي أمبير، يتطلب الأمر مقاومة بقيمة (5V - 3.2V) / 0.02A = 90Ω.

س: لماذا يوجد مثل هذا النطاق الواسع في شدة الإضاءة (90 إلى 285 mcd)؟

ج: يمثل هذا النطاق الانتشار الكلي عبر جميع فئات الإنتاج. من خلال تحديد فئة معينة (مثل S1: 180-225 mcd) عند الطلب، يمكنك ضمان مصابيح LED ضمن نطاق سطوع أضيق بكثير لتطبيقك.

س: هل مطلوب غرفة تبريد (هيت سينك)؟

ج: للتشغيل عند 20 مللي أمبير أو أقل ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد، لا تكون غرفة تبريد مخصصة مطلوبة عادةً لـ LED واحد. ومع ذلك، تصبح إدارة الحرارة عبر وسادات النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة مهمة للمصفوفات أو التشغيل في درجات حرارة محيطة مرتفعة.

س: كيف يمكنني تحديد القطب السالب؟

ج: تم وضع علامة على القطب السالب على العبوة. راجع رسم أبعاد العبوة الذي يظهر ميزة التعريف (عادةً نقطة خضراء أو شق على جانب القطب السالب).

11. حالة استخدام عملية

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات حالة لموجه شبكة (راوتر).تحتوي اللوحة على أربعة أيقونات (الطاقة، الإنترنت، Wi-Fi، Ethernet) تحتاج إلى إضاءة من الخلف باستخدام أنابيب ضوء. يختار المصمم LED الأزرق هذا من نوع P-LCC-2. يختارون فئة S1 للشدة لضمان سطوع كافٍ وفئة AA2 للطول الموجي للحصول على لون أزرق متسق. على لوحة الدوائر المطبوعة، يتم وضع أربعة مصابيح LED مباشرة تحت نقاط دخول أنابيب الضوء المصبوبة. يتم اختيار تيار ثابت قدره 18 مللي أمبير (أقل قليلاً من الحد الأقصى 20 مللي أمبير للهامش) باستخدام حساب مقاوم بسيط يعتمد على خط الطاقة 3.3 فولت وأقصى V_F من فئة الجهد المختارة. تضمن زاوية المشاهدة الواسعة 120 درجة اقترانًا فعالاً للضوء في أنبوب الضوء، مما يوفر إضاءة متساوية عبر الأيقونة مع رؤية جيدة خارج المحور. تتيح عبوة SMD تخطيطًا مضغوطًا للوحة الدوائر المطبوعة وتجميعًا آليًا.

12. مقدمة عن المبدأ

يعتمد هذا LED على رقاقة شبه موصلة مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الصمام الثنائي، تتحد الإلكترونات والثقوب داخل المنطقة النشطة من المادة شبه الموصلة. تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأزرق. ثم يتم استخراج الضوء الناتج في الرقاقة من خلال العبوة. تعمل راتنج الإيبوكسي الشفاف عديم اللون كعدسة، ويساعد هيكل العاكس الداخلي (المشار إليه باسم "العاكس الداخلي") في توجيه المزيد من الضوء الناتج داخليًا خارج الجزء العلوي من العبوة، مما يعزز الكفاءة ويخلق زاوية المشاهدة الواسعة.

13. اتجاهات التطوير

يستمر اتجاه مصابيح LED المؤشر مثل هذا نحو كفاءة أعلى (مزيد من الناتج الضوئي لكل مللي أمبير من التيار)، مما يقلل من استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة. كما تتقلص أحجام العبوات أكثر، مما يتيح إلكترونيات أكثر تصغيرًا. هناك تركيز متزايد على تصنيف أكثر دقة واتساق لوني أفضل لتلبية متطلبات تطبيقات مثل الإلكترونيات الاستهلاكية حيث يكون المظهر الموحد أمرًا بالغ الأهمية. علاوة على ذلك، فإن دمج إلكترونيات القيادة أو ميزات الحماية مباشرة في عبوة LED هو مجال تطوير مستمر لتبسيط تصميم الدائرة للمستخدمين النهائيين. تقنية InGaN الأساسية لمصابيح LED الزرقاء ناضجة ولكنها تستمر في التحسين لتحسين الموثوقية والأداء في درجات الحرارة القصوى.