مواصفات مصباح LED أبيض 3.2×1.6×0.7 مم - جهد 2.7-3.5 فولت - قدرة 105 ميلي واط - وثيقة فنية عربية

1. نظرة عامة على المنتج

يتم تصنيع مصباح LED الأبيض هذا باستخدام شريحة زرقاء مع تحويل الفوسفور، ويأتي في حزمة سطحية مدمجة بأبعاد 3.2 مم × 1.6 مم × 0.7 مم. وهو مصمم للإشارات العامة وشاشات العرض والأجهزة المنزلية. تشمل الميزات الرئيسية زاوية عرض واسعة جدًا (140 درجة)، وملاءمة لجميع عمليات التجميع واللحام SMT، ومستوى حساسية للرطوبة 3، والامتثال لـ RoHS. يتوفر LED في عدة حاويات للجهد الأمامي وشدة الإضاءة لتناسب متطلبات التطبيقات المختلفة.

2. تفسير المعايير الفنية

2.1 الخصائص الكهربائية والبصرية

عند شرط اختبار IF = 20 مللي أمبير و Ts = 25 درجة مئوية، يتم تقسيم الجهد الأمامي (VF) إلى ثماني حاويات من F2 (2.7 فولت – 2.8 فولت) إلى J1 (3.4 فولت – 3.5 فولت). يتم قياس شدة الإضاءة (IV) تحت نفس الشرط وتتراوح من 600 ميللي كانديلا إلى 1200 ميللي كانديلا عبر اثني عشر حاوية (من 1BF إلى LD2). زاوية العرض (2θ1/2) عادة 140 درجة، بينما التيار العكسي (IR) عند VR = 5 فولت أقل من 10 ميكروأمبير. المقاومة الحرارية (RthJ-S) محددة بحد أقصى 450 درجة مئوية/واط.

2.2 التصنيفات القصوى المطلقة

عند Ts = 25 درجة مئوية، التصنيفات القصوى المطلقة هي كما يلي: تبديد القدرة (Pd) 105 ميلي واط، التيار الأمامي (IF) 30 مللي أمبير، ذروة التيار الأمامي (IFP) 60 مللي أمبير (دورة عمل 1/10، نبضة 0.1 مللي ثانية)، التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) 1000 فولت (HBM)، درجة حرارة التشغيل (Topr) من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، درجة حرارة التخزين (Tstg) من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، ودرجة حرارة الوصلة (Tj) 95 درجة مئوية. يجب على المصممين التأكد من عدم تشغيل LED أبدًا خارج هذه الحدود وتوفير تبريد كافٍ عند التشغيل بالقرب من التيار الأقصى.

3. نظام التصنيف (Binning)

لتلبية احتياجات التطبيقات المتنوعة، يتم فرز LED إلى حاويات للجهد الأمامي وشدة الإضاءة واللونية. تسمى حاويات الجهد F2 و G1 و G2 و H1 و H2 و I1 و I2 و J1، كل منها يغطي نطاق 0.1 فولت. يتم تسمية حاويات الشدة من 1BF (600–650 ميللي كانديلا) إلى LD2 (1150–1200 ميللي كانديلا). يعتمد تصنيف اللونية على إحداثيات CIE 1931 كما هو موضح في مخطط اللونية (الشكل 1-6) والجدول 1-3. يتم إجراء جميع التصنيفات عند IF = 20 مللي أمبير. يسمح نظام التصنيف هذا للعملاء باختيار مكونات بتفاوتات ضيقة للحصول على أداء بصري متسق في الإنتاج الضخم.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي

كما هو موضح في الشكل 1-7، يزداد التيار الأمامي بشكل خطي تقريبًا مع الجهد الأمامي في نطاق 2.5 فولت إلى 3.5 فولت، مع نقطة تشغيل نموذجية عند 20 مللي أمبير وحوالي 2.8 فولت – 3.0 فولت لمعظم الحاويات.

4.2 الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي

يوضح الشكل 1-8 أن شدة الإضاءة النسبية ترتفع مع التيار الأمامي حتى 30 مللي أمبير، باتباع اتجاه شبه خطي. عند 20 مللي أمبير، يتم تطبيع الشدة النسبية إلى 1.0.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

يوضح الشكل 1-9 أن الشدة النسبية تنخفض مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، إلى حوالي 0.85 عند 85 درجة مئوية. يشير الشكل 1-10 إلى أن أقصى تيار أمامي مسموح به ينخفض مع ارتفاع درجة حرارة الدبوس، ليصل إلى الصفر عند 120 درجة مئوية.

4.4 تغير اللونية مع التيار

يقدم الشكل 1-11 تغير إحداثيات CIE عندما يختلف التيار الأمامي من 1 مللي أمبير إلى 30 مللي أمبير. تنتقل الإحداثيات x و y قليلاً نحو القيم المنخفضة مع زيادة التيار، لكنها تبقى ضمن نطاق ضيق.

4.5 التوزيع الطيفي

يوضح الشكل 1-12 الشدة الطيفية النسبية مقابل الطول الموجي. تبلغ ذروة الانبعاث حوالي 450 نانومتر (أزرق) مع مكون فوسفور عريض من 520 نانومتر إلى 700 نانومتر، مما يعطي المظهر الأبيض الكلي.

4.6 نمط الإشعاع

يصور الشكل 1-13 خصائص الإشعاع الزاوي. تبقى شدة الإضاءة أعلى من 80% من الحد الأقصى ضمن ±40 درجة وتنخفض إلى 50% عند حوالي ±70 درجة، مما يؤكد زاوية عرض واسعة جدًا تبلغ 140 درجة.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد الحزمة

يتم وضع LED في حزمة بأبعاد 3.2 مم × 1.6 مم × 0.7 مم مع عرض علوي يظهر وسادتي الأنود والكاثود. يشير العرض السفلي إلى تخطيط الوسادات مع كاثود 1.40 مم × 1.70 مم ووسادة أنود أصغر. يظهر العرض الجانبي ارتفاع العدسة 0.70 مم وسمك إجمالي 0.70 مم. يتم توفير أنماط اللحام الموصى بها مع وسادة 1.50 مم × 1.60 مم لكل قطب وتباعد 2.10 مم بين الوسادات. يتم تمييز القطبية كما هو موضح في الشكل 1-4.

5.2 الشريط الحامل والبكرة

يتم تغليف مصابيح LED في أشرطة حاملة بخطوة 2.00 مم وعرض 8.00 مم وتجويف يتطابق مع الحزمة. تحتوي كل بكرة على 4000 قطعة. يبلغ القطر الخارجي للبكرة 178 مم ± 1 مم، وقطر المحور 60 مم ± 0.1 مم، والعرض 13.0 مم ± 0.5 مم. تتم طباعة علامة القطبية على الشريط الحامل للإشارة إلى الاتجاه أثناء التركيب الآلي.

5.3 الملصق وكيس حاجز الرطوبة

يتم وضع ملصق على كل بكرة يحتوي على رقم الجزء ورقم المواصفات ورقم الدفعة ورمز الحاوية والتدفق الضوئي (Ф) وحاوية اللونية (XY) والجهد الأمامي (VF) والطول الموجي (WLD) والكمية وتاريخ الإنتاج. يتم إغلاق البكرة في كيس حاجز للرطوبة مع مادة مجففة وبطاقة مؤشر الرطوبة. ثم يتم وضع الكيس داخل صندوق من الورق المقوى للشحن.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف اللحام بإعادة التدفق

يوصى باللحام القياسي الخالي من الرصاص بإعادة التدفق بدرجة حرارة ذروة 260 درجة مئوية ووقت فوق 217 درجة مئوية من 60 إلى 150 ثانية. يجب أن يستمر التسخين المسبق من 150 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية لمدة 60–120 ثانية. يجب ألا يتجاوز معدل التبريد 6 درجات مئوية/ثانية. يُسمح بدورتين كحد أقصى من إعادة التدفق، مع وقت انتظار لا يقل عن 24 ساعة بين الدورتين إذا تم تخزين مصابيح LED في بيئة غير جافة.

6.2 اللحام اليدوي وإعادة العمل

إذا كان اللحام اليدوي مطلوبًا، يجب استخدام مكواة لحام مضبوطة على أقل من 300 درجة مئوية لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ لكل وسادة، ويجب إجراء العملية مرة واحدة فقط. يجب تجنب إعادة العمل؛ إذا كان لا مفر منه، يجب استخدام مكواة لحام مزدوجة الرأس لتسخين كلتا الوسادتين في وقت واحد. يجب منع الإجهاد الميكانيكي والتبريد السريع بعد اللحام.

6.3 شروط التخزين والخبز

قبل فتح كيس حاجز الرطوبة، يمكن تخزين مصابيح LED لمدة تصل إلى سنة واحدة عند ≤30 درجة مئوية و≤75% رطوبة نسبية. بعد الفتح، يجب استخدام مصابيح LED في غضون 168 ساعة عند ≤30 درجة مئوية و≤60% رطوبة نسبية. إذا تجاوز وقت التعرض 168 ساعة أو أظهر مؤشر الرطوبة رطوبة زائدة، يلزم الخبز عند 60 درجة مئوية ± 5 درجات مئوية لمدة 24 ساعة قبل إعادة التدفق.

7. توصيات التطبيق

مصباح LED الأبيض هذا مثالي لمؤشرات بصرية والمفاتيح والرموز وإضاءة خلفية العرض والأجهزة الكهربائية المنزلية. يجب على المصممين التأكد من أن دائرة القيادة تحد من التيار إلى التصنيفات القصوى المطلقة وتتضمن مقاومة متسلسلة لتجنب الانفلات الحراري. نظرًا لزاوية العرض الواسعة (140 درجة)، فإن LED مناسب للتطبيقات التي تتطلب توزيعًا موحدًا للضوء على مساحة كبيرة. بالنسبة للبيئات ذات درجات الحرارة المحيطة العالية، يلزم تخفيض التيار الأمامي كما هو موضح في الشكل 1-10.

8. المزايا التقنية المقارنة

بالمقارنة مع مصابيح LED البيضاء التقليدية 3.2×1.6 مم، يوفر هذا المنتج نطاق تصنيف جهد أوسع (2.7–3.5 فولت) وخطوات تصنيف شدة أدق (فترات 50 ميللي كانديلا)، مما يتيح مطابقة بصرية أكثر إحكامًا في مصفوفات LED المتعددة. زاوية العرض 140 درجة أوسع من أجهزة 120 درجة النموذجية، مما يحسن التوحيد في تطبيقات الإضاءة الخلفية والمؤشرات. المقاومة الحرارية المحددة 450 درجة مئوية/واط منخفضة نسبيًا لهذا الحجم من الحزمة، مما يساعد في تبديد الحرارة.

9. الأسئلة الشائعة

س: هل يمكنني استخدام هذا LED في التطبيقات الخارجية؟ج: نطاق درجة حرارة التشغيل هو -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الداخلية وبعض التطبيقات الخارجية، ولكن قد تكون هناك حاجة إلى حماية إضافية للبيئة (مثل الطلاء المطابق) للرطوبة العالية أو الأجواء المسببة للتآكل.
س: كيف أتعامل مع حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)؟ج: يتمتع LED بتصنيف ESD من نوع HBM بقيمة 1000 فولت. استخدم احتياطات ESD القياسية بما في ذلك محطات العمل المؤرضة والمؤينات والتغليف الموصل.
س: ما هي مذيبات التنظيف الآمنة؟ج: يوصى باستخدام كحول الأيزوبروبيل. تجنب المذيبات التي قد تهاجم مادة التغليف السيليكونية. لا يوصى بالتنظيف بالموجات فوق الصوتية.
س: لماذا يتم تصنيف الجهد الأمامي بدقة شديدة؟ج: يسمح التصنيف الدقيق بالاتساق في السطوع واللون في التطبيقات التي يتم فيها تشغيل مصابيح LED متعددة بالتوازي دون تنظيم فردي للتيار.

10. حالة تطبيق عملي

في جهاز منزلي نموذجي (مثل شاشة غسالة)، يتم استخدام أربعة مصابيح LED في نفس حاوية الشدة والجهد لتوفير إضاءة خلفية موحدة. تضمن زاوية العرض الواسعة 140 درجة إمكانية القراءة من أي اتجاه. يتم لحام مصابيح LED على لوحة PCB مع وسادات حرارية متصلة بطبقة نحاسية لتبديد الحرارة. أظهرت اختبارات الموثوقية التي أجريت وفقًا للمواصفات عدم وجود أعطال بعد 1000 ساعة من اختبار العمر عند 20 مللي أمبير و 25 درجة مئوية محيطة.

11. مبدأ التشغيل

يتكون مصباح LED الأبيض من شريحة زرقاء من نوع InGaN/GaN (شريحة مقلوبة أو عمودية) مغلفة بفوسفور YAG:Ce أصفر. الضوء الأزرق من الشريحة يثير جزئيًا الفوسفور، الذي ينبعث منه ضوء أصفر. مزيج الضوء الأزرق المتبقي والأصفر ينتج ضوءًا أبيض. تعتمد درجة حرارة اللون المرتبطة (CCT) الدقيقة على تركيب الفوسفور وسمكه؛ الحاويات النموذجية تكون في المنطقة البيضاء الباردة (حوالي 5000K–7000K) بناءً على إحداثيات اللونية المقدمة.

12. اتجاهات التطوير

تشمل الاتجاهات المستمرة في صناعة LED مزيدًا من التصغير (مثل حزم 2.0×1.2 مم)، وارتفاع كفاءة الإضاءة (الهدف >130 لومن/واط لهذه البصمة)، وتحسين استقرار الفوسفور، وتقليل المقاومة الحرارية من خلال مواد الركيزة المتقدمة. أصبح دمج عدة شرائح في حزمة واحدة (CSP) وتفاوت تصنيف أدق (<قطع ناقص ماكآدم 0.5 خطوة) معيارًا للتطبيقات الراقية.