ورقة البيانات الفنية لسلسلة LED 67-21 ذات الرؤية العلوية - الحزمة 2.0x1.25x1.1 مم - جهد أمامي 1.75-2.35 فولت - لون برتقالي لامع

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة 67-21 عائلة من ثنائيات LED ذات الرؤية العلوية والتركيب السطحي، المصممة لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية. يتميز هذا النوع المحدد بلون برتقالي لامع ينبعث من شريحة AlGaInP. يتم تغليف الجهاز في حزمة P-LCC-2 مدمجة ذات جسم أبيض ونافذة شفافة عديمة اللون، مما يساهم في خصائص زاوية الرؤية الواسعة. من السمات التصميمية الرئيسية العاكس الداخلي المتكامل داخل الحزمة، والذي يحسن كفاءة اقتران الضوء. هذا يجعل LED مناسبًا بشكل خاص للاستخدام مع أنابيب الضوء، وهو متطلب شائع في تصميم الأجهزة الإلكترونية الحديثة. كما أن متطلبات التيار الأمامي المنخفض تعزز من جاذبيته للأجهزة المحمولة التي تعمل بالبطارية أو الحساسة للطاقة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذه السلسلة من LED ملاءمتها لعمليات التجميع الآلي، وتوافقها مع تقنيات اللحام الشائعة (الطور البخاري، إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، واللحام بالموجة)، وتوفرها على شريط وبكرة للإنتاج بكميات كبيرة. إنه منتج خالٍ من الرصاص ومتوافق مع توجيهات RoHS. الأسواق المستهدفة متنوعة، تشمل: الأجزاء الداخلية للسيارات (مثل إضاءة لوحة القيادة والمفاتيح الخلفية)، ومعدات الاتصالات (مثل المؤشرات على الهواتف وآلات الفاكس)، والإضاءة العامة للمفاتيح والرموز، والإضاءة الخلفية المسطحة للشاشات البلورية السائلة LCD، وتطبيقات المؤشرات العامة التي تتطلب إخراج ضوء موثوقًا ومتسقًا.

2. تحليل متعمق للمعايير الفنية

يتم تعريف أداء LED من خلال مجموعة شاملة من المعايير الكهربائية والبصرية والحرارية المقاسة تحت الظروف القياسية (درجة حرارة المحيط = 25°م).

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل المستمر. تشمل الحدود الرئيسية: جهد عكسي (V_R) بقيمة 12 فولت، وتيار أمامي مستمر (I_F) بقيمة 25 مللي أمبير، وتيار أمامي ذروي (I_FP) بقيمة 60 مللي أمبير تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز). أقصى تبديد للطاقة (P_d) هو 60 ملي واط. تم تصنيف الجهاز للتشغيل من -40°م إلى +85°م ويمكنه تحمل تفريغ كهروستاتيكي (ESD) بقيمة 2000 فولت (نموذج جسم الإنسان). ملفات تعريف درجة حرارة اللحام حرجة: لحام إعادة التدفق عند 260°م لمدة أقصاها 10 ثوانٍ، أو اللحام اليدوي عند 350°م لمدة أقصاها 3 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تحت تيار اختبار قياسي قدره 20 مللي أمبير، يُظهر الجهاز أداءً نموذجيًا. تتراوح شدة الإضاءة (I_V) من حد أدنى 90 ملي شمعة إلى حد أقصى 225 ملي شمعة. زاوية الرؤية (2θ_1/2)، المُعرَّفة على أنها الزاوية التي تنخفض فيها الشدة إلى نصف قيمتها القصوى، تبلغ عادةً 120 درجة، مما يؤكد انبعاثها ذو الزاوية الواسعة. الطول الموجي السائد (λ_d)، الذي يحدد اللون المُدرك، محدد بين 600.5 نانومتر و 612.5 نانومتر لهذا النوع البرتقالي اللامع، مع طول موجي ذروي نموذجي (λ_p) حوالي 611 نانومتر. عرض النطاق الطيفي (Δλ) يبلغ حوالي 15 نانومتر. يتراوح الجهد الأمامي (V_F) عند 20 مللي أمبير من 1.75 فولت إلى 2.35 فولت، بينما يكون التيار العكسي (I_R) عند 12 فولت بحد أقصى 10 ميكرو أمبير.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز ثنائيات LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على معايير رئيسية.

3.1 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تصنيف الطول الموجي السائد إلى أربع مجموعات (رموز التصنيف D8، D9، D10، D11). يغطي كل تصنيف نطاقًا قدره 3 نانومتر، من D8 (600.5-603.5 نانومتر) إلى D11 (609.5-612.5 نانومتر). يتم تطبيق تسامح قدره ±1 نانومتر.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

يتم فرز شدة الإضاءة إلى أربع مجموعات: Q2 (90-112 ملي شمعة)، R1 (112-140 ملي شمعة)، R2 (140-180 ملي شمعة)، و S1 (180-225 ملي شمعة). تم تسجيل تسامح قدره ±11% للشدة.

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تقسيم الجهد الأمامي إلى ثلاث مجموعات: 0 (1.75-1.95 فولت)، 1 (1.95-2.15 فولت)، و 2 (2.15-2.35 فولت)، مع تسامح قدره 0.1 فولت.

4. تحليل منحنيات الأداء

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

4.1 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة المحيط

يُظهر المنحنى أن شدة الإضاءة تعتمد بشدة على درجة حرارة التقاطع. يتم تسوية الشدة إلى 100% عند 25°م. مع زيادة درجة حرارة المحيط، تنخفض الشدة. على العكس من ذلك، عند درجات حرارة منخفضة، تزداد الشدة. تأثير التبريد الحراري هذا نموذجي لمصادر الضوء شبه الموصلة ويجب أخذه في الاعتبار في تصميم إدارة الحرارة، خاصة في البيئات عالية الحرارة.

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

يصور هذا الرسم البياني العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد. يزداد الجهد الأمامي مع زيادة التيار. يستخدم المصممون هذا المنحنى لاختيار مقاومات تحديد التيار المناسبة لتحقيق السطوع المطلوب مع البقاء ضمن الحدود الكهربائية للجهاز.

4.3 توزيع الطيف

يُظهر منحنى توزيع القدرة الطيفية ذروة واحدة مركزة حول 611 نانومتر، وهي سمة مميزة لثنائيات LED البرتقالية القائمة على AlGaInP. يشير عرض النطاق الضيق (حوالي 15 نانومتر FWHM) إلى نقاء لوني جيد.

4.4 نمط الإشعاع

يوضح الرسم البياني القطبي التوزيع المكاني للضوء. النمط تقريبًا لامبرتي، مما يؤكد زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة. ملف الانبعاث الموحد هذا مفيد لتطبيقات أنابيب الضوء والإضاءة ذات المساحات الواسعة.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 أبعاد الحزمة

يتمتع LED بمساحة صغيرة. الأبعاد الإجمالية للحزمة هي: الطول 2.0 مم، العرض 1.25 مم، والارتفاع 1.1 مم. يبلغ قطر العدسة (النافذة) 1.1 مم. يتم تعريف وسادات الأنود والكاثود بوضوح، مع توفير نمط أرضي موصى به لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة PCB. جميع التسامحات غير المحددة هي ±0.1 مم.

5.2 تحديد القطبية

يتم تمييز الكاثود بشق أو حافة مائلة على إحدى زوايا الحزمة. اتجاه القطبية الصحيح أمر بالغ الأهمية أثناء التجميع لضمان الوظيفة المناسبة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الجهاز متوافق مع عمليات SMT القياسية. بالنسبة لللحام بإعادة التدفق، يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260°م لأكثر من 10 ثوانٍ. بالنسبة لللحام اليدوي، يجب تحديد درجة حرارة طرف المكواة عند 350°م مع وقت تلامس أقصاه 3 ثوانٍ لكل رجل توصيل. تمنع هذه الحدود التلف الحراري للحزمة البلاستيكية والرقاقة الداخلية وروابط الأسلاك.

7. معلومات التغليف والطلب

يتم توريد ثنائيات LED على شريط ناقل بعرض 8 مم، مع 2000 قطعة لكل بكرة. أبعاد البكرة موحدة لآلات اللقط والوضع الآلية. يشمل التغليف إجراءات مقاومة للرطوبة: يتم ختم المكونات في كيس مقاوم للرطوبة من الألومنيوم مع مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة للحماية من امتصاص الرطوبة، والذي قد يسبب ظاهرة \"الفرقعة\" أثناء إعادة التدفق.

7.1 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حرجة: رقم الجزء (PN)، رقم جزء العميل (CPN)، الكمية (QTY)، رقم الدفعة (LOT NO)، ورموز التصنيف المحددة لشدة الإضاءة (CAT)، والطول الموجي السائد (HUE)، والجهد الأمامي (REF). هذا يسمح بإمكانية التتبع الدقيقة ويضمن استخدام درجة المكون الصحيحة في الإنتاج.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• إضاءة الأجزاء الداخلية للسيارات:مثالي للإضاءة الخلفية لرموز لوحة القيادة والأزرار والمفاتيح نظرًا لموثوقيته عبر نطاق واسع من درجات الحرارة (-40°م إلى +85°م).
• الإلكترونيات الاستهلاكية:مثالي لمؤشرات الحالة على أجهزة التوجيه والمودمات والشواحن ومعدات الصوت. تضمن زاوية الرؤية الواسعة الرؤية من زوايا مختلفة.
• تطبيقات أنابيب الضوء:يجعل اقتران الضوء المحسن من العاكس الداخلي منه خيارًا ممتازًا لتوجيه الضوء عبر أنابيب الضوء البلاستيكية إلى الألواح الأمامية أو الشاشات.
• لوحات التحكم الصناعية:مناسب لمؤشرات حالة الآلات حيث تكون هناك حاجة إلى إشارات واضحة ومشرقة.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي لتحديد التيار الأمامي. احسب قيمة المقاوم بناءً على جهد التغذية (V_CC)، وجهد LED الأمامي (V_Fمن التصنيف المختار)، والتيار التشغيلي المطلوب (I_F، دون تجاوز 25 مللي أمبير مستمر).
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، إلا أن التشغيل المستمر في درجات حرارة محيط عالية أو تيارات عالية سيقلل من إخراج الضوء وقد يقصر العمر الافتراضي. تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة أو التهوية إذا لزم الأمر.
• حماية ESD:على الرغم من تصنيفه لـ 2000 فولت HBM، يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع والتعامل.
• التصميم البصري:لتطبيقات أنابيب الضوء، تعد المسافة والمحاذاة بين LED ومدخل أنبوب الضوء أمرًا بالغ الأهمية لتعظيم كفاءة الاقتران.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بحزم LED الأبسط، تقدم سلسلة 67-21 مزايا مميزة. توفر حزمة P-LCC-2 مع العاكس الداخلي استخراج ضوء متفوق ونمط إشعاع أكثر تحكمًا من ثنائيات LED الأساسية. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة أوسع من العديد من ثنائيات LED ذات الرؤية الجانبية أو الرؤية العلوية ضيقة الزاوية، مما يوفر مرونة تصميم أكبر. إن توافقها مع جميع عمليات اللحام الرئيسية وتغليف الشريط والبكرة يجعلها خيارًا مناسبًا للإنتاج مقارنة بالأجهزة التي تتطلب معالجة خاصة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير الفنية)

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

باستخدام أقصى جهد أمامي (V_{F_max}= 2.35 فولت) لضمان تيار كافٍ تحت جميع الظروف، واستهداف تيار تشغيلي آمن قدره 20 مللي أمبير، يكون الحساب: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5Ω. سيكون المقاوم القياسي 130Ω أو 150Ω مناسبًا. تحقق دائمًا من السطوع باستخدام V_Fالفعلي لتصنيف مكوناتك.

10.2 لماذا تنخفض شدة الإضاءة في درجة الحرارة العالية؟

هذا يرجع إلى الفيزياء الأساسية لانبعاث الضوء شبه الموصل. مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، تزداد عمليات إعادة التركيب غير المشعة (التي تولد حرارة بدلاً من الضوء)، وتقل كفاءة عملية إعادة التركيب المشعة. هذه الظاهرة، المعروفة باسم التبريد الحراري، هي سمة مميزة لجميع ثنائيات LED وموثقة في منحنيات الأداء.

10.3 هل يمكنني تشغيل هذا LED بإشارة PWM للتعتيم؟

نعم، تعد تعديل عرض النبضة (PWM) طريقة فعالة لتعتيم ثنائيات LED. يتضمن ذلك تشغيل وإيقاف LED بتردد عالٍ بما يكفي ليكون غير محسوس للعين البشرية (عادةً >100 هرتز). يتناسب السطوع المُدرك مع دورة العمل. تُفضل هذه الطريقة عن التعتيم التناظري للتيار لأنها تحافظ على ثبات لوني ثابت عبر مستويات السطوع.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم مؤشر حالة لجهاز محمول

يقوم مصمم بإنشاء أداة محمولة تعمل بالبطارية. هناك حاجة إلى مؤشر حالة ساطع وغير غامض (مثل \"الطاقة قيد التشغيل\" أو \"الشحن\"). تم اختيار سلسلة 67-21 لمتطلباتها المنخفضة للتيار (تمديد عمر البطارية)، وزاوية الرؤية الواسعة (مرئي من أي زاوية تعامل)، ومساحتها الصغيرة. يختار المصمم تيار تشغيل قدره 15 مللي أمبير (أقل من حالة الاختبار 20 مللي أمبير) للحفاظ على الطاقة بشكل أكبر، بالرجوع إلى منحنيات I-V والشدة للتنبؤ بالسطوع الناتج. تم تصميم أنبوب ضوء لتوجيه الضوء من LED المثبت على لوحة الدوائر الرئيسية إلى نافذة صغيرة على غلاف الجهاز المتين. تم اختيار اللون البرتقالي اللامع للتباين العالي والرؤية الواضحة. تحدد قائمة المواد المطلوبة (BOM) رموز التصنيف المطلوبة (مثل HUE: D10، CAT: R1) لضمان اتساق اللون والسطوع عبر جميع الوحدات المصنعة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في هذا LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في مادة شبه موصلة. المنطقة النشطة مكونة من فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم (AlGaInP). عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تعيد هذه حاملات الشحن تركيبها، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، في الطيف البرتقالي (~611 نانومتر). تعمل حزمة راتنج الإيبوكسي الشفاف عديم اللون كعدسة، تشكل إخراج الضوء وتوفر حماية بيئية.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر اتجاه ثنائيات LED المؤشر نحو كفاءة أعلى، وحزم أصغر، وتكامل أكبر. بينما تظل ثنائيات LED المنفصلة مثل سلسلة 67-21 حيوية للمرونة، هناك استخدام متزايد لوحدات LED المتكاملة مع مشغلات ووحدات تحكم مدمجة. علاوة على ذلك، قد تؤدي التطورات في علم المواد إلى باعثات برتقالية وحمراء أكثر كفاءة بأداء أفضل في درجات الحرارة العالية. يضمن الطلب على مؤشرات موثوقة وطويلة العمر في التطبيقات الصناعية والسيارات أهمية المكونات القوية والمميزة جيدًا مثل هذه السلسلة. يعكس التركيز على التجميع الآلي وإمكانية تتبع سلسلة التوريد (الواضح في التصنيف التفصيلي ووضع العلامات) اتجاهات تصنيع أوسع.