ورقة البيانات الفنية لمصباح LED من نوع P-LCC-2 ذو الرؤية العلوية - اللون الأحمر اللامع - 20 مللي أمبير - 120 ملي واط

1. نظرة عامة على المنتج

يُفصّل هذا المستند مواصفات مصباح LED ذو الرؤية العلوية للتركيب السطحي باستخدام عبوة P-LCC-2. تم تصميم الجهاز بجسم عبوة أبيض ونافذة شفافة عديمة اللون، مما يوفر زاوية رؤية واسعة مثالية لتطبيقات المؤشرات. تم هندسته لتكون متوافقة مع عمليات التجميع الحديثة بما في ذلك لحام الريفلو بالطور البخاري، والريفلو بالأشعة تحت الحمراء، واللحام بالموجة، وهو مناسب للاستخدام مع معدات التركيب الآلي. يتم توريد المنتج على شريط وبكرة مقاس 8 مم وهو متوافق مع متطلبات الخلو من الرصاص (Pb-free) وتوجيهات RoHS.

يركز التطبيق الأساسي لهذه السلسلة من مصابيح LED على كونها مؤشرًا ضوئيًا. تجعلها زاوية الرؤية الواسعة والاقتران الضوئي المُحسّن، المُتحقق من خلال تصميم عاكس داخلي، مناسبة بشكل خاص للاستخدام مع أنابيب الضوء. كما أن متطلبات تيار التشغيل الأمامي المنخفضة تجعلها خيارًا ممتازًا للأجهزة الإلكترونية المحمولة التي تعمل بالبطارية أو الحساسة للطاقة.

2. المعلمات الفنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يجب عدم تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود، حيث قد يحدث تلف دائم.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت
• تيار التشغيل الأمامي المستمر (I_F):50 مللي أمبير
• تيار التشغيل الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير (دورة عمل 1/10، تردد 1 كيلوهرتز)
• تبديد الطاقة (P_d):120 ملي واط
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) HBM:2000 فولت
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40°م إلى +85°م
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°م إلى +90°م
• درجة حرارة اللحام (T_sol):الريفلو: 260°م لمدة 10 ثوانٍ؛ اليدوي: 350°م لمدة 3 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية (T_a= 25°م)

معلمات الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف الاختبار القياسية.

• شدة الإضاءة (I_v):360 - 900 ميل كانديلا (I_F= 20 مللي أمبير)
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120° (I_F= 20 مللي أمبير)
• الطول الموجي الذروي (λ_p):632 نانومتر (I_F= 20 مللي أمبير)
• الطول الموجي السائد (λ_d):621 - 631 نانومتر (I_F= 20 مللي أمبير)
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):20 نانومتر (I_F= 20 مللي أمبير)
• جهد التشغيل الأمامي (V_F):1.75 - 2.35 فولت (I_F= 20 مللي أمبير)
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير كحد أقصى (V_R= 5 فولت)

ملاحظات:يتم تحديد التفاوتات بـ ±11% لشدة الإضاءة، و±1 نانومتر للطول الموجي السائد، و±0.1 فولت لجهد التشغيل الأمامي.

3. نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز الأجهزة إلى مجموعات بناءً على المعلمات الرئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تعريف المجموعات بواسطة رمز (مثل T2، U1) بقيم دنيا وعليا لشدة الإضاءة عند I_F=20 مللي أمبير.

• T2:360 - 450 ميل كانديلا
• U1:450 - 565 ميل كانديلا
• U2:565 - 715 ميل كانديلا
• V1:715 - 900 ميل كانديلا

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تجميع الطول الموجي للتحكم في اللون المُدرك (درجة اللون) للضوء الأحمر.

• المجموعة F، الرمز FF1:621 - 626 نانومتر
• المجموعة F، الرمز FF2:626 - 631 نانومتر

3.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تصنيف جهد التشغيل الأمامي للمساعدة في تصميم الدوائر لتنظيم التيار.

• المجموعة B، الرمز 0:1.75 - 1.95 فولت
• المجموعة B، الرمز 1:1.95 - 2.15 فولت
• المجموعة B، الرمز 2:2.15 - 2.35 فولت

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر البيانات الرسومية نظرة ثاقبة على سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة.

4.1 شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار التشغيل الأمامي

يُظهر المنحنى كيف يزداد الناتج الضوئي مع زيادة تيار التشغيل الأمامي. يكون عادةً غير خطي، مع احتمال انخفاض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا. يجب على المصممين اختيار نقطة تشغيل توازن بين السطوع واستهلاك الطاقة وعمر الجهاز.

4.2 شدة الإضاءة مقابل درجة حرارة المحيط

يُظهر هذا المنحنى التخفيض الحراري للناتج الضوئي. تنخفض شدة الإضاءة عمومًا مع ارتفاع درجة حرارة المحيط. بالنسبة للتطبيقات ذات درجات الحرارة المحيطة العالية، يجب أخذ هذا التخفيض في الاعتبار لضمان سطوع كافٍ.

4.3 تيار التشغيل الأمامي مقابل جهد التشغيل الأمامي (منحنى I-V)

منحنى I-V هو خاصية للدايود. يُظهر جهد التشغيل الأمامي معامل درجة حرارة موجب، مما يعني أنه ينخفض قليلاً مع زيادة درجة الحرارة عند تيار معين.

4.4 توزيع الطيف

يؤكد الرسم الطيفي على الطبيعة أحادية اللون للضوء، المتمركزة حول الطول الموجي الذروي البالغ 632 نانومتر، والذي يقع في المنطقة الحمراء اللامعة من الطيف المرئي. يشير عرض النطاق الضيق إلى نقاء لوني جيد.

4.5 نمط الإشعاع

يُظهر الرسم القطبي زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة، مع إشعاع شبه لامبرتي. وهذا يؤكد ملاءمة الجهاز للتطبيقات التي تتطلب وضوح رؤية واسع.

4.6 منحنى تخفيض تيار التشغيل الأمامي

يُعرِّف هذا الرسم البياني أقصى تيار تشغيل أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة حرارة المحيط. لمنع ارتفاع درجة الحرارة، يجب تقليل التيار عند التشغيل فوق درجة حرارة معينة (تبدأ عادةً حوالي 60-70°م).

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 أبعاد العبوة

تحتوي عبوة P-LCC-2 على مخططات ميكانيكية وتخطيطات وسادات محددة. تشمل الأبعاد الحرجة الطول الإجمالي، والعرض، والارتفاع، بالإضافة إلى موقع علامة تحديد الكاثود. جميع التفاوتات غير المحددة هي ±0.1 مم. يجب على المصممين الرجوع إلى الرسم التفصيلي ذو الأبعاد لإنشاء بصمة PCB.

5.2 تحديد القطبية

يتم تحديد الكاثود عادةً بواسطة علامة مرئية على العبوة، مثل شق، أو نقطة، أو زاوية مقطوعة. التوجيه الصحيح أمر بالغ الأهمية لتشغيل الدائرة.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف لحام الريفلو

تم تصنيف الجهاز لدرجة حرارة ذروة للريفلو تبلغ 260°م كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ. تنطبق ملفات تعريف IPC/JEDEC J-STD-020 القياسية للتجميع الخالي من الرصاص. التحكم الدقيق في الوقت فوق نقطة الانصهار ضروري لمنع التلف الحراري للعبوة الإيبوكسية.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فلا يجب أن تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350°م، ويجب أن يقتصر وقت التلامس لكل رجل توصيل على 3 ثوانٍ أو أقل.

6.3 حساسية الرطوبة والتخزين

يتم شحن المنتج في عبوة مقاومة للرطوبة (كيس ألومنيوم مع مجفف). بمجرد فتح الكيس المغلق، يجب استخدام المكونات خلال إطار زمني محدد (غير مذكور صراحة، ولكن الممارسة القياسية هي 168 ساعة للمستوى 3 عند ≤30°م/60% رطوبة نسبية) أو تجفيفها وفقًا للإجراءات القياسية قبل الريفلو لمنع ظاهرة "الفشار".

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد الجهاز على شريط ناقل مقاس 8 مم. الكميات القياسية للبكرة هي 2000 قطعة. تشمل كميات التعبئة الدنيا الأخرى 250، و500، و1000 قطعة لكل بكرة. يتم توفير أبعاد الشريط الناقل والبكرة التفصيلية لإعداد معدات المعالجة الآلية.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة رموز:

• CAT:يتوافق مع رمز تصنيف شدة الإضاءة (مثل V1).
• HUE:يتوافق مع رمز تصنيف الطول الموجي السائد (مثل FF1).
• REF:يتوافق مع رمز تصنيف جهد التشغيل الأمامي (مثل 1).

تسمح هذه الرموز بإمكانية التتبع واختيار درجات الأداء المحددة.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للأزرار أو الشاشات في الهواتف، وآلات الفاكس، والموجهات.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:مؤشرات الطاقة، أو كتم الصوت، أو الاتصال في معدات الصوت/الفيديو، وأجهزة الكمبيوتر، والملحقات.
• أجهزة التحكم الصناعية:مؤشرات اللوحة الأمامية لحالة الآلات، أو تنبيهات الأعطال، أو أوضاع التشغيل.
• تطبيقات أنابيب الضوء:تجعلها زاوية الرؤية الواسعة والاقتران المُحسّن مثالية للاستخدام مع أدلة الضوء المصبوبة لنقل الضوء من لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) إلى اللوحة الأمامية أو الشاشة.
• التنبيه للأغراض العامة:أي تطبيق يتطلب مؤشرًا مرئيًا ساطعًا وموثوقًا ومنخفض الطاقة.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة على التوالي أو محرك تيار ثابت لتحديد تيار التشغيل الأمامي إلى قيمة آمنة، عادةً 20 مللي أمبير للسطوع القياسي، دون تجاوز الحد الأقصى المطلق البالغ 50 مللي أمبير.
• الإدارة الحرارية:في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بتيارات أعلى، تأكد من وجود كمية كافية من النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) أو وسائل تبريد أخرى للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود، بالرجوع إلى منحنى التخفيض.
• حماية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):على الرغم من تصنيفه لـ 2000 فولت HBM، يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع التفريغ الكهروستاتيكي أثناء التجميع والتعامل.
• التصميم الضوئي:لتطبيقات أنابيب الضوء، ضع في اعتبارك نمط إشعاع LED وتصميم نقطة الدخول لأنبوب الضوء لتعظيم كفاءة الاقتران.

9. الموثوقية وضمان الجودة

يخضع المنتج لمجموعة شاملة من اختبارات الموثوقية التي تُجرى بمستوى ثقة 90% و LTPD بنسبة 10%. تشمل بنود الاختبار والظروف:

• مقاومة لحام الريفلو:260°م ±5°م لمدة 10 ثوانٍ على الأقل.
• دورة درجة الحرارة:300 دورة بين -40°م و +100°م.
• الصدمة الحرارية:300 دورة بين -10°م و +100°م.
• التخزين في درجات الحرارة العالية والمنخفضة:1000 ساعة عند +100°م و -40°م على التوالي.
• عمر التشغيل بالتيار المستمر:1000 ساعة عند 20 مللي أمبير، 25°م.
• درجة الحرارة العالية/الرطوبة العالية (85/85):1000 ساعة عند 85°م و 85% رطوبة نسبية.

تتحقق هذه الاختبارات من متانة الجهاز تحت الضغوط البيئية والتشغيلية النموذجية التي تواجهها المنتجات الإلكترونية.

10. المقارنة الفنية والتمييز

يميز هذا المصباح LED من نوع P-LCC-2 نفسه في عدة مجالات رئيسية ذات صلة بتطبيقات المؤشرات. مقارنة بمصابيح LED الشريحية الأبسط، تقدم عبوة P-LCC المصبوبة حماية ميكانيكية فائقة، وتسهل التعامل مع آلات الاختيار والوضع، وتوفر واجهة بصرية أكثر اتساقًا. تُعد زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة ميزة كبيرة مقارنة بمصابيح LED ذات الزوايا الضيقة عندما تكون الرؤية خارج المحور مطلوبة. يوفر استخدام مادة أشباه الموصلات AlGaInP للشريحة الحمراء كفاءة إضاءة أعلى واستقرارًا حراريًا أفضل مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP، مما يؤدي إلى ناتج ضوئي أحمر أكثر سطوعًا واتساقًا. يسمح نظام التصنيف الشامل للشدة والطول الموجي والجهد بمطابقة لون وسطوع أكثر دقة في المنتجات النهائية، وهو أمر بالغ الأهمية للوحات المؤشرات المتعددة أو التطبيقات الجمالية.

11. الأسئلة الشائعة (FAQs)

11.1 ما هو تيار التشغيل الموصى به؟

ظروف الاختبار القياسية وتيار التطبيق النموذجي هو 20 مللي أمبير. يوفر هذا توازنًا جيدًا بين السطوع والكفاءة. يمكن تشغيل الجهاز حتى الحد الأقصى المطلق البالغ 50 مللي أمبير، ولكن هذا سيولد حرارة أكثر ويقلل من الموثوقية طويلة المدى ما لم يتم تنفيذ إدارة حرارية مناسبة.

11.2 كيف أفسر رموز التصنيف على الملصق؟

يشير رمز CAT (مثل V1) إلى نطاق شدة الإضاءة. يشير رمز HUE (مثل FF1) إلى نطاق الطول الموجي السائد، مما يتحكم في درجة اللون الأحمر الدقيقة. يشير رمز REF (مثل 1) إلى نطاق جهد التشغيل الأمامي. للحصول على أداء متسق عبر وحدات متعددة في التجميع، حدد أو اطلب مكونات من نفس رموز التصنيف.

11.3 هل يمكنني استخدام هذا المصباح LED بدون مقاومة تحديد تيار؟

No.مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. توصيل أحدها مباشرة بمصدر جهد سيؤدي إلى تدفق تيار مفرط، مما قد يدمر المصباح LED على الفور. مقاومة على التوالي أو دائرة تيار ثابت نشطة إلزامية.

11.4 هل هذا المصباح LED مناسب للاستخدام الخارجي؟

يمتد نطاق درجة حرارة التشغيل من -40°م إلى +85°م، مما يغطي العديد من الظروف الخارجية. ومع ذلك، لم يتم تحديد التعرض المباشر المطول لأشعة الشمس فوق البنفسجية والطقس (المطر، الرطوبة). للاستخدام الخارجي، يجب وضع المصباح LED خلف عدسة أو غطاء واقي، ويجب أن يكون التجميع بأكمله مغلقًا بشكل مناسب ومصنفًا للتعرض البيئي.

12. دراسة حالة تصميم عملية

السيناريو:تصميم لوحة مؤشرات حالة لمحول شبكة به 24 منفذًا، كل منها يتطلب مصباح LED أحمر للربط/النشاط. يجب أن تكون المصابيح مرئية من زاوية واسعة، ومتسقة في اللون والسطوع، ويجب أن يكون التصميم موفرًا للطاقة.

التنفيذ:

1. اختيار المكونات:تم اختيار هذا المصباح LED الأحمر اللامع من نوع P-LCC-2 لزاوية رؤيته الواسعة البالغة 120 درجة، وتيار تشغيله المنخفض البالغ 20 مللي أمبير، وتوافره في مجموعات أداء دقيقة.
2. تصميم الدائرة:يتم تشغيل كل مصباح LED بواسطة دبوس GPIO من متحكم دقيق عبر مقاومة على التوالي 100 أوم (محسوبة لمصدر طاقة 3.3 فولت وجهد تشغيل أمامي نموذجي V_Fبقيمة 2.0 فولت، مما يؤدي إلى تيار ~13 مللي أمبير). هذا أقل من نقطة الاختبار 20 مللي أمبير ولكنه يوفر سطوعًا كافيًا مع توفير الطاقة.
3. تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB):يتم وضع مصابيح LED في شبكة. يتم استخدام بصمة PCB الموصى بها من ورقة البيانات. يتم الحفاظ على مساحة صغيرة خالية تحت المصباح LED لمنع امتصاص اللحام.
4. التصميم الضوئي:تم تصميم مصفوفة أنابيب ضوء مصبوبة مخصصة لتوجيه الضوء من كل مصباح LED SMD على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) إلى نوافذ شفافة فردية على الإطار الأمامي. تضمن زاوية الرؤية الواسعة للمصباح LED اقترانًا فعالاً في أنبوب الضوء.
5. التصنيف:لضمان مظهر موحد، يتم تحديد مصابيح LED من مجموعة شدة إضاءة واحدة (مثل U2) ومجموعة طول موجي سائد واحدة (مثل FF1) في أمر الشراء.
6. الاعتبار الحراري:مع إمكانية تشغيل 24 مصباح LED في وقت واحد، تكون الطاقة الإجمالية منخفضة (~0.75 واط). لا حاجة لإدارة حرارية خاصة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

تسلط هذه الحالة الضوء على كيفية إعلام مواصفات LED وتمكين تصميم ناجح وقابل للتصنيع.

13. مبدأ التشغيل

هذا المصباح LED هو جهاز فوتوني شبه موصل. جوهره هو شريحة مصنوعة من طبقات AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) المتراكمة على ركيزة. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة تشغيل الدايود (حوالي 1.8 فولت)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب عبر وصلة p-n. تعيد هذه حاملات الشحن الاتحاد داخل المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، مُطلقة الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأحمر اللامع حول 632 نانومتر. ثم يتم استخراج الضوء المُنتج من خلال سطح الشريحة، وتشكيله وتوجيهه بواسطة العاكس الداخلي والعدسة الإيبوكسية الشفافة لعبوة P-LCC لتحقيق زاوية الرؤية الواسعة المطلوبة.

14. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر سوق مصابيح LED المؤشر في التطور. تشمل الاتجاهات العامة السعي لتحقيق كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من الناتج الضوئي لكل واط من المدخلات الكهربائية)، مما يتيح مؤشرات أكثر سطوعًا عند تيارات أقل لتحسين كفاءة الطاقة في الأجهزة المحمولة وأجهزة إنترنت الأشياء. هناك أيضًا اتجاه نحو التصغير، حيث أصبحت العبوات الأصغر من P-LCC-2 شائعة للتطبيقات المقيدة بالمساحة. تحسين الموثوقية تحت ملفات تعريف الريفلو ذات درجات الحرارة الأعلى هو مجال تركيز آخر، يتوافق مع عمليات تجميع PCB المتقدمة. علاوة على ذلك، فإن دمج الإلكترونيات التحكمية، مثل محركات التيار الثابت أو حتى المنطق البسيط، مباشرة في عبوة LED ("مصابيح LED الذكية") هو اتجاه متزايد، مما يبسط تصميم الدائرة للمستخدم النهائي. بينما يمثل هذا الجهاز المحدد تقنية ناضجة وموثوقة، فإن هذه التطورات المستمرة في المواد والتعبئة والتكامل تشكل المشهد المستقبلي لمكونات المؤشرات.