ورقة البيانات الفنية لسلسلة LED 67-22 ذات الرؤية العلوية - عبوة P-LCC-4 - 2.0x1.25x1.1 مم - 2.35 فولت كحد أقصى - 60 ميغاواط - أحمر/أصفر

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة 67-22 عائلة من الثنائيات الباعثة للضوء (LED) ذات الرؤية العلوية والتركيب السطحي، المصممة لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية. تستخدم هذه الأجهزة عبوة P-LCC-4 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي) المدمجة، مما يوفر توازنًا بين الأداء والموثوقية وسهولة التجميع في بيئات الإنتاج الآلي.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل مزايا التصميم الأساسية لهذه السلسلة زاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة، واقتران ضوئي محسن بواسطة عاكس داخلي، ونافذة شفافة عديمة اللون. تجعل هذه الميزات الثنائيات الباعثة للضوء مناسبة بشكل خاص لتطبيقات أنابيب الضوء، حيث يكون نقل الضوء بكفاءة والإضاءة الموحدة أمرًا بالغ الأهمية. يجعل متطلب التيار الأمامي المنخفض (التشغيل النموذجي عند 20 مللي أمبير) هذه الأجهزة مثالية للتطبيقات الحساسة للطاقة، مثل الإلكترونيات الاستهلاكية المحمولة، ومعدات الاتصالات، وألواح التحكم الصناعية. تتوافق السلسلة مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص وتوجيهات RoHS، بما يتماشى مع المعايير البيئية والتصنيعية الحديثة.

1.2 اختيار الجهاز والمتغيرات

تُقدم السلسلة بألوان انبعاث متعددة، حيث تفصل ورقة البيانات هذه نوعين محددين من الرقائق: R6 و Y2. تنتج الرقاقة R6، القائمة على مادة AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم)، ضوءًا أحمر لامعًا. بينما تُصدر الرقاقة Y2، التي تستخدم أيضًا تقنية AlGaInP، ضوءًا أصفر لامعًا. يتم تغليف كلا المتغيرين براتنج شفاف كالماء، لا يغير اللون الأصلي للرقاقة، مما يضمن نقاء لوني عالي وشدة إضاءة عالية.

2. المعلمات الفنية: تفسير موضوعي متعمق

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية التي تحدد الحدود التشغيلية وأداء الثنائي الباعث للضوء.

2.1 القيم القصوى المطلقة

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

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. يمكن أن يتسبب تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي في انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير لكل من R6 و Y2. هذا هو أقصى تيار مستمر للتشغيل الموثوق طويل الأمد.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):60 مللي أمبير (دورة عمل 1/10، 1 كيلو هرتز). تسمح هذه القيمة بنبضات قصيرة من تيار أعلى، مفيدة في التعدد أو تحقيق سطوع لحظي أعلى.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ميغاواط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها دون تجاوز حدودها الحرارية، وتحسب كحاصل ضرب الجهد الأمامي (V_F) في التيار الأمامي (I_F).
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):2000 فولت (نموذج جسم الإنسان). يشير هذا إلى مستوى معتدل من الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي؛ لا يزال يوصى بإجراءات التعامل المناسبة.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:-40°C إلى +85°C و -40°C إلى +95°C على التوالي، مما يضمن الوظيفة في مجموعة واسعة من البيئات.

2.2 الخصائص الكهروضوئية (Ta=25°C)

هذه هي معلمات الأداء النموذجية تحت ظروف الاختبار المحددة، عادةً عند تيار أمامي 20 مللي أمبير.

• شدة الإضاءة (I_V):يبلغ المتغير R6 (الأحمر) قيمة نموذجية تبلغ 285 مللي كانديلا، بينما يصل المتغير Y2 (الأصفر) أيضًا إلى 285 مللي كانديلا. تبدأ القيم الدنيا من 72 مللي كانديلا، حيث يتم تحديد شدة الإضاءة الفعلية المقدمة بواسطة رمز التصنيف (انظر القسم 3). ينطبق تسامح ±11%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى، مما يؤكد نمط الانبعاث ذو الزاوية الواسعة.
• الطول الموجي الذروي والسائد:لـ R6: الذروة (λ_p) هي 632 نانومتر، والسائد (λ_d) يتراوح من 621-631 نانومتر. لـ Y2: الذروة هي 591 نانومتر، والسائد يتراوح من 586-594 نانومتر. الطول الموجي السائد هو إدراك العين البشرية للون كطول موجي واحد.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):حوالي 20 نانومتر لـ R6 و 15 نانومتر لـ Y2، مما يشير إلى أن النقاء الطيفي للرقاقة الصفراء أعلى قليلاً.
• الجهد الأمامي (V_F):لـ R6: من 1.75 فولت إلى 2.35 فولت. لـ Y2: من 1.8 فولت إلى 2.4 فولت (مستنتج من المنحنيات). يكون الجهد الأمامي النموذجي أقل لثنائيات LED الحمراء من AlGaInP مقارنة ببعض الألوان الأخرى. يلزم وجود مقاومة محددة للتيار على التوالي لتعيين نقطة التشغيل._Fالتيار العكسي (I
• ):_R10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند V=5 فولت، مما يشير إلى جودة وصلة جيدة._R3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز الثنائيات الباعثة للضوء إلى فئات (Bins). يسمح هذا النظام للمصممين باختيار أجزاء تلبي متطلبات تطبيقية محددة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تجميع رقائق R6 و Y2 في نفس فئات الشدة، المسماة Q1، Q2، R1، R2، S1، S2. تتراوح شدة الإضاءة من حد أدنى 72-90 مللي كانديلا (Q1) إلى حد أقصى 225-285 مللي كانديلا (S2). سيتم وضع رمز الفئة (مثل S2) على العبوة، مما يسمح باختيار درجة سطوع محددة.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يضمن هذا التصنيف اتساق اللون.

R6 (أحمر):

• مصنف إلى FF1 (621-626 نانومتر) و FF2 (626-631 نانومتر).Y2 (أصفر):
• مصنف إلى DD1 (586-588 نانومتر)، DD2 (588-590 نانومتر)، DD3 (590-592 نانومتر)، و DD4 (592-594 نانومتر).يوفر تصنيف طول موجي أضيق (مثل DD1 مقابل DD4) مظهر لوني أكثر اتساقًا عبر عدة ثنائيات باعثة للضوء في مصفوفة.

4. تحليل منحنيات الأداء

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

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

تُظهر المنحنيات العلاقة الأسية النموذجية للثنائي. يزداد الجهد الأمامي للرقاقة R6 من ~1.8 فولت إلى ~2.2 فولت مع ارتفاع التيار من 1 مللي أمبير إلى 30 مللي أمبير. تُظهر الرقاقة Y2 نطاق جهد أعلى قليلاً. هذا المنحنى ضروري لتصميم دائرة القيادة وحساب تبديد الطاقة.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

تزداد شدة الإضاءة بشكل شبه خطي مع التيار. لكلا النوعين، ترتفع الشدة بشكل حاد عند التيارات المنخفضة ولكن معدل الزيادة يقل فوق ~20-30 مللي أمبير، مما يشير إلى انخفاض الكفاءة عند مستويات القيادة الأعلى. يوفر التشغيل عند أو أقل من 20 مللي أمبير الموصى بها توازنًا جيدًا بين السطوع والكفاءة.

4.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

ينخفض ناتج الإضاءة مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. يمكن أن ينخفض الناتج بنحو 20-25% تقريبًا عندما ترتفع درجة الحرارة من 25°C إلى 85°C. يجب أخذ هذا التخفيض الحراري في الاعتبار في التصميمات التي يُتوقع فيها درجات حرارة محيطة عالية، مما قد يتطلب تيار قيادة أقل أو إدارة حرارية.

4.4 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يحدد هذا الرسم البياني أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع زيادة درجة الحرارة، ينخفض الحد الأقصى المسموح به للتيار لمنع ارتفاع درجة الحرارة. على سبيل المثال، عند 85°C، يكون الحد الأقصى للتيار أقل بكثير من تصنيف 25 مللي أمبير عند 25°C.

4.5 توزيع الطيف

تعرض الرسوم البيانية القدرة الإشعاعية النسبية مقابل الطول الموجي. يتركز طيف R6 حول 632 نانومتر بعرض نطاق أوسع. يتركز طيف Y2 حول 591 نانومتر وهو أضيق، مما يؤكد البيانات في الجدول.

4.6 مخطط الإشعاع (الرسم القطبي)

تؤكد الرسوم القطبية بصريًا زاوية الرؤية البالغة 120 درجة. نمط الشدة تقريبًا لامبرتي (توزيع جيب التمام)، وهو شائع للثنائيات الباعثة للضوذ ذات العبوة المستوية بدون قبة وعاكس داخلي.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 أبعاد العبوة

تحتوي عبوة P-LCC-4 على بصمة مدمجة. الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر) هي: الطول: 2.0، العرض: 1.25، الارتفاع: 1.1. تباعد الأطراف هو 1.0 مم. ينطبق تسامح ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم توفير رسومات مفصلة بجميع الأبعاد الحرجة في ورقة البيانات لتصميم نمط اللحام على لوحة الدوائر المطبوعة.

5.2 تحديد القطبية

تتميز العبوة بمُعرِّف للقطب السالب (الكاثود). عادةً ما يكون هذا شقًا، أو نقطة خضراء، أو زاوية مشطوفة على جسم المكون. يجب أن يحدد رسم الحرير على بصمة لوحة الدوائر المطبوعة وسادة الكاثود بوضوح لمنع التثبيت غير الصحيح.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق (Reflow)

تتناسب الثنائيات الباعثة للضوء مع لحام إعادة التدفق بالطور البخاري أو بالأشعة تحت الحمراء. يشمل الملف الشخصي الموصى به: التسخين المسبق عند 150-200°C لمدة 60-120 ثانية، وقت فوق السائل (217°C) من 60-150 ثانية، مع أقصى درجة حرارة لا تتجاوز 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. يجب التحكم في معدل التبريد.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350°C، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ أو أقل لكل طرف لمنع التلف الحراري للعبوة البلاستيكية والرقاقة شبه الموصلة.

6.3 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة المكونات في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف. قبل الفتح، يجب تخزينها عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. بعد فتح الكيس، تكون "عمر الأرضية" (الوقت الذي يمكن أن تتعرض فيه المكونات لظروف المصنع المحيطة) 168 ساعة عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يجب إعادة تعبئة الأجزاء غير المستخدمة مع مجفف أو تخزينها في خزانة جافة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد الثنائيات الباعثة للضوء على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم لتوافقها مع معدات الاختيار والوضع الآلية. أبعاد البكرة موحدة. تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. يتم تحديد أبعاد الشريط الناقل (حجم الجيب، المسافة) لضمان التغذية المناسبة في آلات الوضع.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على رموز لرتبة شدة الإضاءة (CAT)، ورتبة الطول الموجي السائد (HUE)، ورتبة الجهد الأمامي (REF). تتوافق هذه الرموز مباشرة مع معلومات التصنيف في القسمين 3.1 و 3.2، مما يسمح بالتتبع والاختيار الدقيق.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

معدات الاتصالات:

• مؤشرات الحالة، وإضاءة خلفية لوحة المفاتيح، وأضواء انتظار الرسائل في الهواتف وأجهزة الفاكس والمودمات.الإلكترونيات الاستهلاكية:
• مؤشرات الطاقة والبطاقة والوظيفة في الأجهزة المحمولة ومعدات الصوت/الفيديو والأجهزة المنزلية.الصناعية والسيارات:
• مؤشرات اللوحات، وإضاءة المفاتيح، وإشارات الأعطال حيث تكون زاوية الرؤية الواسعة مفيدة.تطبيقات أنابيب الضوء:
• يجعل العاكس الداخلي والزاوية الواسعة هذه السلسلة خيارًا ممتازًا لاقتران الضوء في أدلة الضوء الأكريليكية أو البولي كربونات للإشارة إلى الحالة عن بُعد أو إضاءة خلفية للرموز.8.2 اعتبارات تصميم حرجة

تحديد التيار:

• مقاومة خارجية على التوالي هيإلزامية تمامًا. تعني الخاصية الأسية I-V للثنائي الباعث للضوء أن زيادة صغيرة في جهد الإمداد يمكن أن تسبب زيادة كبيرة ومدمرة في التيار. تحسب قيمة المقاومة كـ R = (Vالإمداد_{- V}) / I_Fالإدارة الحرارية:_F.
• الالتزام بمنحنيات تبديد الطاقة وتخفيض التيار. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية على لوحة الدوائر المطبوعة أو ثقوب حرارية إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من الحدود القصوى.احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي:
• استخدم ضوابط التفريغ الكهروستاتيكي القياسية أثناء التعامل والتجميع.التصميم البصري:
• لأنابيب الضوء، ضع في اعتبارك نمط إشعاع الثنائي الباعث للضوء وكفاءة الاقتران. زاوية الرؤية الواسعة مفيدة لالتقاط المزيد من الضوء في الأنبوب.9. المقارنة الفنية والتمييز

تميز سلسلة 67-22 نفسها من خلال مزيجها المحدد من سمات العبوة والأداء. مقارنةً بثنائيات LED ذات الرقائق الأصغر (مثل 0402)، فإنها توفر ناتج ضوئي أعلى وزاوية رؤية أفضل. مقارنةً بثنائيات LED ذات عدسة القبة، توفر عبوة P-LCC ذات القمة المسطحة حزمة أكثر توجيهًا مناسبة للاقتران في أنابيب الضوء وملفًا جانبيًا أقل. يوفر استخدام تقنية AlGaInP للأحمر والأصفر كفاءة أعلى وتشبع لوني أفضل مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP. العاكس الداخلي هو ميزة رئيسية غير موجودة في جميع ثنائيات LED السطحية، مما يعزز الأداء بشكل خاص في تطبيقات أدلة الضوء.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

10.1 لماذا يلزم وجود مقاومة متسلسلة؟

الثنائيات الباعثة للضوء هي أجهزة تعمل بالتيار، وليس بالجهد. جهدها الأمامي له تسامح ومعامل درجة حرارة سالب (ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة). سيؤدي مصدر جهد ثابت بدون محدد للتيار إلى هروب حراري وفشل. توفر المقاومة طريقة خطية بسيطة لتعيين تيار التشغيل.

10.2 هل يمكنني تشغيل LED بمصدر طاقة 3.3 فولت؟

نعم. على سبيل المثال، مع ثنائي LED أحمر (R6) له جهد أمامي نموذجي 2.0 فولت عند 20 مللي أمبير، ستكون المقاومة المتسلسلة المطلوبة R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 أوم. ستكون مقاومة قياسية 68 أوم مناسبة، مما يؤدي إلى تيار يبلغ حوالي 19.1 مللي أمبير.

10.3 ماذا يعني "التصنيف" (Binning) لتصميمي؟_Fإذا كان تطبيقك يتطلب مظهرًا موحدًا (مثل عدة ثنائيات باعثة للضوء في صف)، فيجب عليك تحديد تصنيف طول موجي ضيق (مثل DD2 فقط) وتصنيف شدة محدد (مثل R2 أو أعلى). بالنسبة للتطبيقات الأقل أهمية، قد يكون اختيار تصنيف أوسع مقبولاً وأكثر فعالية من حيث التكلفة.

10.4 كيف أفسر مخطط الإشعاع؟

يُظهر المخطط شدة الضوء كدالة للزاوية. النقاط 0.5 (50%) على المنحنى تتوافق مع النقاط ±60° من المحور المركزي، مما يحدد زاوية الرؤية 120°. يخبرك الشكل بكيفية توزيع الضوء؛ المنحنى الأكثر سلاسة وأوسع أفضل للإضاءة ذات المنطقة الواسعة.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم لوحة مؤشرات حالة باستخدام أنابيب ضوء.

تتطلب لوحة تحكم أربعة مؤشرات حالة (الطاقة، النشط، التحذير، العطل) لتكون مرئية من زاوية واسعة. المساحة خلف اللوحة محدودة. يختار المصمم سلسلة 67-22 لزاوية رؤيتها الواسعة وعاكسها الداخلي. يتم اختيار الثنائيات الباعثة للضوء الحمراء (R6، تصنيف S2 للسطوع العالي) للتحذير والعطل. يتم اختيار الثنائيات الباعثة للضوء الصفراء (Y2، تصنيف R1) للنشط. يتم اختيار متغير أخضر (من عائلة السلسلة) للطاقة. يتم تركيب الثنائيات الباعثة للضوء على لوحة دوائر مطبوعة مباشرة خلف اللوحة. يتم وضع أنابيب ضوء أكريليك فوق كل ثنائي باعث للضوء لتوجيه الضوء إلى فتحات اللوحة الأمامية. يقوم العاكس الداخلي للثنائي الباعث للضوء باقتران الضوء بكفاءة في مدخل الأنبوب. يقوم دبوس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة، من خلال مقاومة متسلسلة 100Ω لكل ثنائي باعث للضوء (لمصدر طاقة 5 فولت)، بتشغيل كل مؤشر. تضمن زاوية الرؤية الواسعة رؤية المؤشرات حتى عندما لا يكون المشغل أمام اللوحة مباشرة.

12. مقدمة عن المبدأالثنائيات الباعثة للضوء (LED) هي أجهزة شبه موصلة تُصدر الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة المستخدمة. تستخدم سلسلة 67-22 مادة AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) لرقائقها الحمراء والصفراء، وهو نظام مواد معروف بكفاءته العالية في النطاق الطيفي من الأحمر إلى الأصفر. تحمي عبوة P-LCC الرقاقة شبه الموصلة الهشة، وتوفر اتصالات كهربائية عبر أربعة أطراف، وتدمج راتنج إيبوكسي شفاف يعمل كعدسة وختم بيئي. يساعد العاكس الداخلي، عادةً ميزة بلاستيكية مصبوبة بطلاء عاكس، في إعادة توجيه الضوء المنبعث جانبياً نحو اتجاه الرؤية العلوي، مما يزيد من شدة الإضاءة الفعالة ويشكل نمط الإشعاع.

13. اتجاهات التطوير

يستمر الاتجاه العام في ثنائيات LED السطحية من نوع المؤشرات نحو عدة مجالات رئيسية:

زيادة الكفاءة:

تؤدي التحسينات المستمرة في المواد والنمو الطبقي إلى كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من ناتج الضوء لكل واط كهربائي)، مما يسمح باستهلاك طاقة أقل أو سطوع أعلى عند نفس التيار.التصغير:بينما تعتبر عبوة P-LCC-4 عبوة قياسية، هناك طلب على بصمات أصغر (مثل 0402، 0201) للأجهزة المحمولة المحدودة المساحة، وإن كان ذلك غالبًا على حساب أقصى ناتج ضوئي.تعزيز الموثوقية والمتانة:تهدف التحسينات في مواد التغليف (الإيبوكسي، طلاء الإطار الرصاصي) إلى زيادة المقاومة للدورات الحرارية والرطوبة والبيئات المحتوية على الكبريت.التكامل:تشمل بعض الاتجاهات دمج مقاومات تحديد التيار أو ثنائيات الحماية داخل عبوة LED لتبسيط تصميم الدائرة وتوفير مساحة على اللوحة.اتساق اللون والتصنيف:يتم تحسين عمليات التصنيع باستمرار لإنتاج توزيعات طول موجي وشدة أضيق، مما يقلل الحاجة إلى تصنيف واسع النطاق ويحسن التوحيد البصري في تطبيقات LED المتعددة. تضمن المزايا الأساسية لسلسلة 67-22 - حجم عبوتها المتوازن، وناتجها الجيد، والميزات المتخصصة مثل العاكس الداخلي - أهميتها في التطبيقات التي تُقدَّر فيها هذه السمات المحددة على التصغير الشديد أو الطاقة الفائقة.Color Consistency and Binning:Manufacturing processes are continually refined to produce tighter wavelength and intensity distributions, reducing the need for extensive binning and improving visual uniformity in multi-LED applications. The core advantages of the 67-22 series—its balanced package size, good output, and specialized features like the internal reflector—ensure its relevance in applications where these specific attributes are valued over extreme miniaturization or ultra-high power.