سلسلة LED 67-21 - رؤية علوية - حزمة P-LCC-2 - أبيض - 1.75-2.35 فولت - 120 مللي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة 67-21 عائلة من ثنائيات الإضاءة LED ذات الرؤية العلوية، المصممة لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية. تُحاط هذه المكونات بحزمة مدمجة من نوع P-LCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي) بجسم أبيض ونافذة شفافة عديمة اللون، مما يساهم في تحقيق زاوية مشاهدة واسعة. الهدف التصميمي الأساسي هو تحسين اقتران الضوء من خلال عاكس داخلي، مما يجعل هذه الثنائيات LED مناسبة بشكل خاص للاستخدام مع أنابيب الضوء. يجعلها متطلبات التيار الأمامي المنخفضة خيارًا ممتازًا للتطبيقات الحساسة للطاقة مثل الأجهزة الإلكترونية المحمولة، لوحات عدادات السيارات، ومعدات الاتصالات.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الرئيسية لهذه السلسلة من الثنائيات LED زاوية مشاهدة واسعة تبلغ عادة 120 درجة، والتوافق مع معدات التركيب الآلي وعمليات لحام إعادة التدفق بالطور البخاري، والتوفر على شريط 8 ملم وبكرة للإنتاج الضخم. المنتج خالٍ من الرصاص ومتوافق مع لوائح RoHS. الأسواق المستهدفة متنوعة، تشمل السيارات (إضاءة لوحة العدادات والمفاتيح الخلفية)، الاتصالات (مؤشرات الهاتف والفاكس)، الإضاءة الخلفية المسطحة العامة للشاشات LCD والرموز، وأي تطبيق مؤشر عام يتطلب إضاءة موثوقة ومنخفضة الطاقة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفصيلًا دقيقًا للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية الحرجة التي تحدد حدود الأداء وظروف التشغيل للثنائي LED.

2.1 قيم التشغيل القصوى المطلقة

تحدد قيم التشغيل القصوى المطلقة الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف تشغيل موصى بها. أقصى جهد عكسي (VR) هو 5 فولت. يجب ألا يتجاوز التيار الأمامي المستمر (IF) 50 مللي أمبير، بينما يُسمح بتيار أمامي ذروي (IFP) قدره 100 مللي أمبير في ظروف النبض (دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز). أقصى تبديد للطاقة (Pd) هو 120 مللي واط. يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهروستاتيكي (ESD) بقيمة 2000 فولت باستخدام نموذج الجسم البشري (HBM). نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr) هو من -40°C إلى +85°C، ونطاق درجة حرارة التخزين (Tstg) هو من -40°C إلى +90°C. تم تحديد درجات حرارة اللحام لكل من إعادة التدفق (260°C لمدة 10 ثوانٍ) واللحام اليدوي (350°C لمدة 3 ثوانٍ).

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس الخصائص الكهروضوئية في حالة اختبار قياسية Ta=25°C و IF=20mA. شدة الإضاءة (Iv) لها نطاق نموذجي، بحد أدنى 180 mcd وحد أقصى 565 mcd، مع تسامح ±11%. الطول الموجي السائد (λd) للبيانات المقدمة هو في الطيف الأحمر، يتراوح من 621nm إلى 631nm، مع تسامح ±1nm. الجهد الأمامي (VF) يتراوح من 1.75V إلى 2.35V، مع تسامح ±0.1V. زاوية المشاهدة (2θ1/2) هي عادة 120 درجة. التيار العكسي (IR) هو بحد أقصى 10µA عند VR=5V.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في السطوع واللون والخصائص الكهربائية، يتم فرز الثنائيات LED إلى مجموعات (Bins). وهذا يسمح للمصممين باختيار الأجزاء التي تلبي متطلبات التطبيق المحددة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى خمس مجموعات: S1 (180-225 mcd)، S2 (225-285 mcd)، T1 (285-360 mcd)، T2 (360-450 mcd)، و U1 (450-565 mcd). جميع القياسات عند IF=20mA.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تجميع الطول الموجي السائد تحت الرمز 'F'، مع مجموعتين فرعيتين: FF1 (621-626 nm) و FF2 (626-631 nm).

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تجميع الجهد الأمامي تحت الرمز 'B'، مع ثلاث مجموعات فرعية: 0 (1.75-1.95V)، 1 (1.95-2.15V)، و 2 (2.15-2.35V).

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر البيانات الرسومية نظرة ثاقبة على سلوك الثنائي LED في ظل ظروف مختلفة، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة قوي.

4.1 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يظهر المنحنى أقصى تيار أمامي مسموح به يتناقص مع زيادة درجة الحرارة المحيطة فوق 25°C. هذا أمر بالغ الأهمية للإدارة الحرارية وضمان الموثوقية طويلة الأجل.

4.2 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي

يظهر منحنى الخاصية IV هذا العلاقة بين التيار الأمامي والجهد الأمامي عند 25°C. إنه غير خطي، نموذجي للثنائي، وهو ضروري لتصميم دائرة تحديد التيار.

4.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا المنحنى كيف يزداد إخراج الضوء مع زيادة التيار الأمامي. يساعد المصممين على تحقيق التوازن بين متطلبات السطوع مقابل استهلاك الطاقة وإجهاد الجهاز.

4.4 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

يظهر هذا الرسم البياني انخفاض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، مما يسلط الضوء على أهمية تبديد الحرارة في الحفاظ على سطوع ثابت.

4.5 توزيع الطيف

يظهر رسم بياني للإخراج الطيفي طولًا موجيًا ذرويًا حول 632nm، مؤكدًا انبعاث اللون الأحمر، مع عرض نطاق طيفي نموذجي (Δλ) يبلغ 20nm.

4.6 مخطط الإشعاع

يوضح الرسم البياني القطبي التوزيع المكاني لشدة الضوء، مؤكدًا زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 120 درجة. الشدة موحدة نسبيًا عبر منطقة مركزية واسعة.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 أبعاد الحزمة

يحدد الرسم الفني الأبعاد الفيزيائية لحزمة P-LCC-2. تشمل القياسات الحرجة الطول الإجمالي والعرض والارتفاع، وتباعد الأطراف، وحجم فتحة العدسة. جميع التسامحات غير المحددة هي ±0.1mm.

5.2 تحديد القطبية

يتم تحديد الكاثود عادةً بشق أو علامة خضراء على الحزمة. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لمنع فشل الجهاز.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق

الثنائي LED مناسب لللحام بإعادة التدفق بالطور البخاري. أقصى درجة حرارة ذروية موصى بها هي 260°C، ولا يجب تعريض الجهاز لدرجات حرارة أعلى من هذه لأكثر من 10 ثوانٍ. ينطبق ملف إعادة التدفق القياسي للحام الخالي من الرصاص.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350°C، ويجب تحديد وقت التلامس لكل طرف بـ 3 ثوانٍ أو أقل.

6.3 ظروف التخزين

يتم تعبئة الأجهزة في أكياس حاجزة مقاومة للرطوبة مع مجفف لمنع امتصاص الرطوبة. بمجرد فتح الكيس، يجب استخدام المكونات خلال إطار زمني محدد (غير مذكور صراحة في ملف PDF المقدم ولكنه ممارسة قياسية) أو خبزها وفقًا لإرشادات مستوى الحساسية للرطوبة (MSL) قبل إعادة التدفق لتجنب تلف تأثير \"الفشار\" أثناء اللحام.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد الثنائيات LED على شريط حامل 8 ملم. يتم تفصيل أبعاد البكرة وخطوة الجيوب للشريط الحامل في الرسومات. تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة رموز: CAT (رتبة شدة الإضاءة)، و HUE (رتبة الطول الموجي السائد)، و REF (رتبة الجهد الأمامي). تتوافق هذه الرموز مباشرة مع معلومات التصنيف، مما يسمح بتتبعها وضمان استخدام المتغير الصحيح للمنتج.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• السيارات:الإضاءة الخلفية لمجموعات العدادات، ومفاتيح لوحة القيادة، وألواح التحكم.
• الاتصالات:مؤشرات الحالة على الهواتف، وآلات الفاكس، ومعدات الشبكات.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:الإضاءة الخلفية لمفاتيح الغشاء، ولوحات المفاتيح، وشاشات LCD في الأجهزة.
• المؤشرات العامة:حالة الطاقة، واختيار الوضع، ومؤشرات التنبيه في مجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو محرك تيار ثابت لتحديد التيار الأمامي إلى القيمة المطلوبة (مثل 20mA للسطوع النموذجي). احسب قيمة المقاوم باستخدام R = (Vsupply - Vf) / If.
• الإدارة الحرارية:للتشغيل المستمر في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار، ضع في اعتبارك تخطيط اللوحة PCB لتبديد الحرارة. تجنب وضع الثنائيات LED بالقرب من مصادر حرارة أخرى.
• اقتران أنبوب الضوء:تم تحسين زاوية المشاهدة الواسعة وتصميم الحزمة لأنابيب الضوء. تأكد من المحاذاة الصحيحة والحد الأدنى من الفجوة بين الثنائي LED ونقطة دخول أنبوب الضوء لتحقيق اقتران ضوئي فعال.
• حماية ESD:على الرغم من تصنيفها لـ 2000 فولت HBM، نفذ احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتجميع.

9. اختبار الموثوقية

يتم التحقق من موثوقية المنتج من خلال سلسلة من الاختبارات التي أجريت بمستوى ثقة 90% ونسبة عيوب متسامح معها للدفعة (LTPD) تبلغ 10%. تشمل الاختبارات الرئيسية:

• لحام إعادة التدفق:تحمل 260°C ±5°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.
• دورة درجة الحرارة:300 دورة بين -40°C و +100°C.
• الصدمة الحرارية:انتقالات سريعة بين -40°C و +100°C.

تضمن هذه الاختبارات متانة الجهاز في بيئات التصنيع والتشغيل النموذجية.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

10.1 ما هو الغرض من رموز التصنيف (CAT، HUE، REF)؟

تُستخدم رموز التصنيف لتصنيف الثنائيات LED بناءً على شدة إضاءتها المقاسة (CAT)، والطول الموجي/اللون السائد (HUE)، والجهد الأمامي (REF). وهذا يسمح للمصنعين والمصممين باختيار مكونات ذات خصائص مضبوطة بدقة، مما يضمن الاتساق في سطوع ولون المنتج النهائي، خاصة عند استخدام عدة ثنائيات LED في مصفوفة.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي LED بدون مقاوم محدد للتيار؟

لا. الثنائي LED هو جهاز يعمل بالتيار. توصيله مباشرة بمصدر جهد أعلى من جهده الأمامي سيؤدي إلى تدفق تيار مفرط، مما قد يدمر الثنائي LED على الفور بسبب الهروب الحراري. مقاوم على التوالي أو دائرة تيار ثابت نشطة إلزاميان.

10.3 كيف تؤثر درجة الحرارة المحيطة على الأداء؟

مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، ترتفع درجة حرارة تقاطع الثنائي LED. هذا يؤدي إلى انخفاض في الكفاءة الضوئية (إخراج ضوء أقل لنفس التيار) وانخفاض طفيف في الجهد الأمامي. يحدد منحنى التخفيض كيف يجب تقليل أقصى تيار مسموح به في درجات الحرارة الأعلى لمنع ارتفاع درجة الحرارة والفشل المبكر.

10.4 هل هذا الثنائي LED مناسب للتطبيقات الخارجية؟

نطاق درجة حرارة التشغيل من -40°C إلى +85°C يجعله مناسبًا للعديد من البيئات الخارجية والسيارات. ومع ذلك، للتعرض الخارجي المباشر، هناك حاجة إلى اعتبارات تصميم إضافية، مثل الحماية من الأشعة فوق البنفسجية (التي يمكن أن تصفر الإيبوكسي بمرور الوقت)، وعزل الرطوبة للتجميع بأكمله، وإدارة حرارية قوية تحت أشعة الشمس المباشرة.

11. دراسة حالة تصميم عملية

السيناريو:تصميم لوحة مفاتيح غشاء مضاءة خلفيًا لوحدة تحكم صناعية تتطلب 10 ثنائيات LED مؤشر حمراء. تعمل اللوحة من مصدر طاقة 5 فولت في بيئة تصل إلى 60°C.

خطوات التصميم:

1. اختيار التيار:اختر تيارًا أماميًا قدره 20mA لتوازن جيد بين السطوع والعمر الطويل.
2. حساب المقاوم:باستخدام أقصى جهد أمامي من المجموعة B2 (2.35V) لتصميم أسوأ حالة: R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5Ω. يمكن استخدام مقاوم قياسي 130Ω أو 150Ω. يجب أن تكون قدرة المقاومة للمقاوم على الأقل (5V-2.35V)*0.02A = 0.053W، لذا فإن مقاوم 1/8W (0.125W) قياسي كافٍ.
3. الفحص الحراري:عند 60°C محيطة، استشر منحنى التخفيض. يتم تقليل أقصى تيار مسموح به. تأكد من أن 20mA لا تزال ضمن منطقة التشغيل الآمنة عند 60°C. إذا لم يكن الأمر كذلك، قلل تيار التشغيل أو حسن تبديد الحرارة.
4. اختيار التصنيف:للحصول على مظهر موحد، حدد مجموعات ضيقة لـ HUE (الطول الموجي) و CAT (الشدة)، على سبيل المثال، HUE: FF1 و CAT: T1 أو T2، اعتمادًا على مستوى السطوع المطلوب.
5. التخطيط:ضع الثنائيات LED بالتساوي. إذا كنت تستخدم دليل ضوء، اتبع الرسومات الميكانيكية للمحاذاة الدقيقة. تأكد من أن وسادات اللوحة PCB تطابق البصمة الموصى بها.

12. مقدمة المبدأ التقني

يعمل الثنائي LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في مادة شبه موصلة. بالنسبة للنوع الأحمر الموصوف، فإن مادة الشريحة هي AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم). عند تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، في الطيف الأحمر (~632nm ذروة). تحيط حزمة P-LCC-2 بالرقاقة شبه الموصلة، وتوفر الحماية الميكانيكية، وتحتوي على العاكس الداخلي لتشكيل إخراج الضوء، وتشكل الأطراف الكهربائية للتوصيل.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر سوق ثنائيات LED المؤشر مثل سلسلة 67-21 في التطور. تشمل الاتجاهات الرئيسية:

• زيادة الكفاءة:تؤدي التحسينات المستمرة في علم المواد وتصميم الرقائق إلى كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية)، مما يسمح باستهلاك طاقة أقل أو مؤشرات أكثر سطوعًا.
• التصغير:بينما تعد حزمة P-LCC-2 حزمة قياسية، هناك دفع مستمر لمساحات أصغر (مثل حزم على مستوى الرقاقة) لتوفير المساحة على لوحات PCB الأكثر كثافة، خاصة في الأجهزة المحمولة.
• تعزيز الموثوقية:تتطلب فترات عمر أطول والتشغيل في بيئات أقسى (درجة حرارة أعلى، رطوبة) تحسينات في مواد التغليف، وطرق تثبيت الرقائق، وتقنية الفوسفور (للثنائيات LED البيضاء).
• التكامل الذكي:الاتجاه المتزايد هو دمج دوائر التحكم (مثل محركات التيار الثابت أو وحدات تحكم PWM) داخل حزمة الثنائي LED نفسها، مما يبسط تصميم الدائرة الخارجية.
• توسيع نطاق الألوان والاتساق:تمكن التطورات في تقنية التصنيف ومواد الفوسفور من تحكم أشد في اللون ومجموعة أوسع من الألوان المشبعة، لتلبية متطلبات التصميم الجمالي والمؤشرات المشفرة بالألوان.