ورقة بيانات LED أصفر-أخضر 3.2x1.6x0.7 مم - جهد 1.8 فولت - 2.4 فولت - قدرة 72 مللي واط - طول موجي سائد 562.5-575 نانومتر - وثائق تقنية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة مواصفات تقنية شاملة لمصباح LED أصفر-أخضر مُثبَّت على السطح (SMD) مصمَّم لتطبيقات الإشارة والعرض العامة. يعتمد الجهاز على حزمة قياسية بحجم 3.2 مم × 1.6 مم × 0.7 مم (تُعرف باسم 3216 أو 1206)، وهو مصنوع باستخدام شريحة أصفر-أخضر عالية الكفاءة. بفضل زاوية رؤية واسعة جداً تبلغ 140 درجة، فهو مناسب للتطبيقات التي تتطلب إضاءة موحدة عبر مساحة واسعة. يتوافق LED مع RoHS ويستوفي مستوى الحساسية للرطوبة 3 (MSL3)، مما يضمن التوافق مع عمليات تجميع SMT القياسية. تشمل الميزات الرئيسية استهلاكاً منخفضاً للطاقة، وثباتاً ممتازاً للألوان، وحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) تصل إلى 2000 فولت (HBM). يتوفر الجهاز في حاويات متعددة للسطوع والطول الموجي والجهد الأمامي، مما يسمح للمصممين باختيار التركيبة المثلى لمتطلباتهم الخاصة.

2. تحليل المعايير التقنية

2.1 الخصائص الكهربائية والبصرية (عند T_s=25°C)

تُقاس المعلمات التالية تحت تيار أمامي قدره 20 مللي أمبير ما لم يُذكر خلاف ذلك:

• عرض نصف الحزمة الطيفية (Δλ):عادةً 15 نانومتر. يشير هذا العرض الطيفي الضيق إلى نقاء لون مرتفع نسبياً.
• الجهد الأمامي (V_F):مُصنَّف إلى ثلاث مجموعات: B0 (1.8–2.0 فولت)، C0 (2.0–2.2 فولت)، D0 (2.2–2.4 فولت). يتيح الجهد الأمامي المنخفض التشغيل الفعّال في الدوائر منخفضة الجهد.
• الطول الموجي السائد (λ_D):يمتد من 562.5 نانومتر إلى 575 نانومتر، ويغطي حاويات متعددة (A20, B10, B20, C10, C20). تُستخدم هذه المنطقة الصفراء-الخضراء عادةً لمؤشرات الحالة والإشارات التحذيرية.
• الشدة الضوئية (I_V):تتراوح من 12 مللي كانديلا (حاوية B00) حتى 100 مللي كانديلا (حاوية F20)، مما يوفر مرونة لمتطلبات السطوع المختلفة.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):عادةً 140 درجة، مما يضمن توزيعاً واسعاً للضوء.
• التيار العكسي (I_R):الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير عند V_R=5 فولت، مما يشير إلى قدرة جيدة على الحجب العكسي.
• المقاومة الحرارية (R_THJ-S):450 درجة مئوية/واط (من الوصلة إلى نقطة اللحام). تتطلب هذه القيمة المرتفعة نسبياً إدارة حرارية دقيقة في تطبيقات التيار العالي أو الكثافة العالية.

2.2 التصنيفات القصوى المطلقة

يجب عدم تشغيل الجهاز بما يتجاوز الحدود التالية لتجنب التلف الدائم:

• تبديد القدرة (P_d): 72 مللي واط
• التيار الأمامي (I_F): 30 مللي أمبير (تيار مستمر)، 60 مللي أمبير (نبضي، دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية)
• التفريغ الكهروستاتيكي (HBM): 2000 فولت
• درجة حرارة التشغيل (T_opr): –40 إلى +85 درجة مئوية
• درجة حرارة التخزين (T_stg): –40 إلى +85 درجة مئوية
• درجة حرارة الوصلة (T_j): 95 درجة مئوية

ملاحظة: يجب تخفيض التيار الأمامي الأقصى بناءً على درجة حرارة الحزمة الفعلية لضمان عدم تجاوز درجة حرارة الوصلة للحد المقرر.

2.3 الخصائص الحرارية

تشير المقاومة الحرارية البالغة 450 درجة مئوية/واط إلى ارتفاع كبير في درجة الحرارة لكل وحدة قدرة مُبدَّدة. على سبيل المثال، عند 20 مللي أمبير مع قيمة نموذجية لـ V_F=2.0 فولت (تبديد 40 مللي واط)، يكون ارتفاع درجة الحرارة من الوصلة إلى نقطة اللحام حوالي 18 درجة مئوية. في درجات الحرارة المحيطة التي تزيد عن 65 درجة مئوية، يلزم التخفيض للحفاظ على الوصلة دون 95 درجة مئوية. يجب أن تأخذ الإدارة الحرارية في الاعتبار مساحة النحاس في PCB، وأنماط الفتحات، وتدفق الهواء.

3. نظام التصنيف (Binning)

3.1 حاويات الطول الموجي

يُصنَّف الطول الموجي السائد إلى خمس حاويات: A20 (562.5–565 نانومتر)، B10 (565–567.5 نانومتر)، B20 (567.5–570 نانومتر)، C10 (570–572.5 نانومتر)، C20 (572.5–575 نانومتر). يسمح هذا التصنيف الدقيق لمصممي الأنظمة بتحقيق تطابق لوني ثابت عبر مصابيح LED متعددة في مصفوفة، وهو أمر بالغ الأهمية للإضاءة الخلفية أو اللوحات الإرشادية.

3.2 حاويات الشدة الضوئية

تُصنَّف الشدة إلى ست حاويات: B00 (12–18 مللي كانديلا)، C00 (18–28 مللي كانديلا)، D00 (28–43 مللي كانديلا)، E00 (43–65 مللي كانديلا)، F10 (65–80 مللي كانديلا)، F20 (80–100 مللي كانديلا). تمثل كل حاوية نطاقاً معاملاً تقريباً 1.5×، مما يتيح تحكماً دقيقاً في تجانس السطوع.

3.3 حاويات الجهد الأمامي

يُقسم الجهد الأمامي إلى ثلاث حاويات: B0 (1.8–2.0 فولت)، C0 (2.0–2.2 فولت)، D0 (2.2–2.4 فولت). يساعد ذلك في تصميم مقاومات تحديد التيار وضمان تبديد قدرة ثابت في التكوينات المتوازية.

4. تحليل منحنيات الأداء

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

يُظهر منحنى I-V النموذجي ركبة حادة عند حوالي 1.8 فولت، مع ارتفاع التيار بشكل أسي بعد 2.0 فولت. عند 20 مللي أمبير، تبلغ V_Fحوالي 2.0 فولت (نموذجياً). يشير المنحنى إلى أن الجهاز يتصرف كديود تقاطع p-n تقليدي.

4.2 الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي

تزداد الشدة النسبية بشكل خطي تقريباً مع التيار حتى 30 مللي أمبير. عند 10 مللي أمبير، تبلغ الشدة حوالي 50% من قيمتها عند 20 مللي أمبير؛ وعند 30 مللي أمبير تصل إلى حوالي 150%. تُبسِّط هذه الخطية عملية التعتيم عبر التحكم في التيار.

4.3 خصائص درجة الحرارة

مع ارتفاع درجة حرارة الطرف من 25 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية، تنخفض الشدة النسبية بحوالي 10–15%. يُظهر منحنى تخفيض التيار الأمامي أنه عند درجات حرارة الطرف فوق 60 درجة مئوية، يجب تقليل الحد الأقصى للتيار المستمر المسموح به لتجنب تجاوز حد درجة حرارة الوصلة.

4.4 الطول الموجي السائد مقابل التيار الأمامي

ينزاح الطول الموجي السائد قليلاً (حوالي 1–2 نانومتر) عند زيادة التيار من 5 مللي أمبير إلى 30 مللي أمبير. هذا الانحراف ضمن تفاوت التصنيف، وعادة ما يكون مهملاً لمعظم التطبيقات.

4.5 التوزيع الطيفي

يبلغ ذروة توزيع القدرة الطيفية النسبية بالقرب من 570 نانومتر بعرض كامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) يبلغ ~15 نانومتر. يُظهر الطيف قمماً ثانوية ضئيلة، مما يؤكد نقاء اللون العالي.

4.6 نمط الإشعاع

نمط الإشعاع قريب من نمط لامبرت بزاوية نصف قدرها ~70 درجة، مما يوفر شدة موحدة عبر زاوية واسعة. يُظهر الرسم البياني انخفاض الشدة النسبية إلى 50% عند حوالي ±70 درجة عن المحور.

5. المعلومات الميكانيكية والحزمة

5.1 أبعاد الحزمة

يوجد LED في حزمة بأبعاد 3.2 مم × 1.6 مم × 0.7 مم مع وسادات لحام في الأسفل. يُظهر المنظر العلوي منطقة إصدار مستطيلة؛ ويكشف المنظر السفلي عن وسادتين (الأنود والكاثود) (الوسادة 1 والوسادة 2). يتم الإشارة إلى القطبية بواسطة علامة صغيرة على الحزمة. يتضمن نمط أرضية اللحام الموصى به وسادة 1.6 مم × 1.5 مم للأنود ووسادة 2.1 مم × 1.6 مم للكاثود، بمساحة إجمالية 4.4 مم × 1.6 مم.

5.2 تصميم وسادة اللحام

لضمان وصلات لحام موثوقة، يجب أن يتطابق تصميم PCB مع النمط الموصى به: فجوة 0.30 مم بين الوسادات ومساحات نحاسية سخية للتوصيل الحراري. صُمِّمت الحزمة للحام إعادة التدفق؛ يُسمح باللحم اليدوي بدرجة حرارة مكواة أقل من 300 درجة مئوية ومدة أقل من 3 ثوانٍ.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف لحام إعادة التدفق

يحدد ملف إعادة التدفق الخالي من الرصاص الموصى به معدل ارتفاع ≤3 درجة مئوية/ثانية إلى منطقة التسخين المسبق (150–200 درجة مئوية لمدة 60–120 ثانية)، يليه ارتفاع إلى 217 درجة مئوية (الوقت فوق 217 درجة مئوية: 60–150 ثانية)، ودرجة حرارة ذروة 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ. يجب أن يكون معدل التبريد ≤6 درجة مئوية/ثانية. يجب ألا يتجاوز إجمالي الوقت من 25 درجة مئوية إلى الذروة 8 دقائق. لا تقم بأكثر من دورتين لإعادة التدفق؛ إذا تجاوز الفاصل الزمني بين الدورتين 24 ساعة، يجب خبز مصابيح LED لإزالة الرطوبة.

6.2 اللحام اليدوي وإعادة العمل

إذا كان اللحام اليدوي لا مفر منه، استخدم مكواة لحام مضبوطة على درجة حرارة أقل من 300 درجة مئوية وأكمل الوصلة خلال 3 ثوانٍ. يُسمح بعملية لحام يدوي واحدة فقط. لإعادة العمل، يُوصى باستخدام مكواة مزدوجة الرأس لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد. لا تمارس قوة ميكانيكية على جسم LED أثناء أو بعد اللحام.

6.3 التخزين والمناولة

يمكن تخزين الأكياس غير المفتوحة عند ≤30 درجة مئوية ورطوبة نسبية ≤75% لمدة تصل إلى عام واحد. بعد الفتح، يجب استخدام مصابيح LED في غضون 168 ساعة عند ≤30 درجة مئوية ورطوبة نسبية ≤60%. إذا تلاشى المجفف أو تجاوز وقت التخزين، قم بالخبز عند 60±5 درجة مئوية لمدة >24 ساعة قبل الاستخدام. استخدم دائمًا ملقطاً على جانب الحزمة؛ تجنب لمس العدسة السيليكونية مباشرة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 الشريط الحامل والبكرة

يتم توفير مصابيح LED في شريط حامل بعرض 8 مم وميل 4 مم. تحتوي كل بكرة على 4000 قطعة. يتضمن الشريط غطاءً وعلامة قطبية. أبعاد البكرة: القطر الخارجي 178±1 مم، القطر الداخلي 60±1 مم، والعرض 8.0±0.1 مم.

7.2 الملصق وكيس حاجز الرطوبة

كل بكرة مُلصقة برقم القطعة، رقم المواصفات، رقم الدفعة، رمز التصنيف (الفيض، اللونية، الجهد، الطول الموجي)، الكمية، والتاريخ. تُغلق البكرة في كيس حاجز للرطوبة مع مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة (غير موضحة). كما يُرفق ملصق تحذير من ESD.

7.3 كرتونة الشحن

تُعبأ البكرات في صناديق كرتونية للشحن. يُوضع على الصندوق الخارجي اسم الشركة المصنعة (محذوف هنا للخصوصية) ومعلومات المنتج.

8. عناصر اختبار الموثوقية وظروفها

اجتاز LED اختبارات الموثوقية التالية بدون فشل (قبول/رفض 0/1):

• إعادة التدفق (260 درجة مئوية كحد أقصى، 10 ثوانٍ، دورتان)
• دورة درجة الحرارة (من –40 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية، فترة مكوث 30 دقيقة، 100 دورة)
• الصدمة الحرارية (من –40 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية، فترة مكوث 15 دقيقة، 300 دورة)
• التخزين في درجة حرارة عالية (100 درجة مئوية، 1000 ساعة)
• التخزين في درجة حرارة منخفضة (–40 درجة مئوية، 1000 ساعة)
• اختبار العمر (T_a=25 درجة مئوية، I_F=20 مللي أمبير، 1000 ساعة)

معايير الفشل: V_F> 1.1 × الحد الأعلى للمواصفات، I_R> 2.0 × الحد الأعلى للمواصفات، أو الفيض الضوئي<< 0.7 × الحد الأدنى للمواصفات.

9. توصيات التطبيق

مصباح LED الأصفر-الأخضر هذا مثالي للمؤشرات البصرية، والإضاءة الخلفية للمفاتيح والرموز، وشاشات الحالة العامة. نظراً لزاوية الرؤية الواسعة، فهو مناسب بشكل خاص لأضواء لوحة القيادة، وإضاءة الأزرار، واللافتات الصغيرة. يجب على المصممين تضمين مقاومات تحديد التيار لمنع التيار الزائد. في التطبيقات ذات درجات الحرارة المحيطة العالية أو مصفوفات LED الكثيفة، يعد التحليل الحراري ضرورياً للحفاظ على درجة حرارة الوصلة دون 95 درجة مئوية.

10. مقارنة تقنية

مقارنة بمصابيح LED الصفراء-الخضراء التقليدية من خلال الفتحة، يوفر هذا الإصدار SMD مظهراً أقل ارتفاعاً، وتوافقاً مع التجميع الآلي، وتجانساً أفضل في زاوية الرؤية. يوفر العرض الطيفي الضيق (15 نانومتر) لوناً أكثر تشبعاً من بعض البدائل ذات الطيف الأوسع. تتيح خيارات التصنيف المتعددة مطابقة أكثر إحكاماً للون والسطوع، وهو أمر بالغ الأهمية للشاشات عالية الجودة. ومع ذلك، فإن المقاومة الحرارية البالغة 450 درجة مئوية/واط مرتفعة نسبياً؛ يمكن للتصاميم الأحدث ذات الإدارة الحرارية المحسنة أن توفر قيماً أقل (على سبيل المثال، 200–300 درجة مئوية/واط)، لذلك يُنصح بتصميم دقيق لـ PCB.

11. الأسئلة المتداولة

س1: هل يمكنني تشغيل هذا LED بتيار 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟
نعم، ولكن فقط إذا تم الحفاظ على درجة حرارة الحزمة منخفضة بما يكفي بحيث تبقى درجة حرارة الوصلة أقل من 95 درجة مئوية. في درجة حرارة محيطة نموذجية 25 درجة مئوية، يعتبر تيار 30 مللي أمبير آمناً. عند درجة حرارة محيطة أعلى، قم بالتخفيض وفقاً لذلك.

س2: ما هي ظروف التخزين الموصى بها بعد فتح الكيس؟
خزّن عند ≤30 درجة مئوية ورطوبة نسبية ≤60%. استخدم خلال 168 ساعة. إذا تم تجاوز ذلك، قم بالخبز عند 60 درجة مئوية لمدة >24 ساعة.

س3: كيف يمكنني منع تلف ESD؟
استخدم محطات عمل مؤرضة، وأدوات موصلة، وتغليف مضاد للكهرباء الساكنة. يتمتع LED بتصنيف ESD يبلغ 2000 فولت (HBM)، ولكن يُوصى باتخاذ الاحتياطات.

س4: هل يمكنني استخدام هذا LED في التطبيقات الخارجية؟
نطاق درجة حرارة التشغيل هو –40 إلى +85 درجة مئوية، ويغطي معظم البيئات الخارجية. ومع ذلك، لم يتم تحديد LED للتعرض المباشر للأشعة فوق البنفسجية أو الرطوبة العالية بدون طلاء واقٍ إضافي.

12. حالات الاستخدام العملي

في تصميم نموذجي، يتم وضع ستة من مصابيح LED الصفراء-الخضراء هذه حول مفتاح ضغط لتوفير مؤشر 360 درجة. تضمن زاوية الرؤية الواسعة 140 درجة الرؤية من أي اتجاه. يحدد مقاوم تحديد التيار بقيمة 100 أوم (لمصدر 5 فولت) التيار بحوالي 30 مللي أمبير لكل LED، مما يعطي إضاءة ساطعة. يسمح الحجم الصغير بالتركيب على PCB مدمج داخل مبيت المفتاح. حالة استخدام أخرى هي في مؤشر شاحن البطارية: ثلاثة مصابيح LED - أحمر وأصفر-أخضر وأزرق - تشير إلى حالة الشحن. يضيء LED الأصفر-الأخضر عند اكتمال الشحن، مع تصنيف شدة ليتطابق مع الأحمر والأزرق بصرياً.

13. مبدأ العمل

هذا LED هو ديود تقاطع p-n مصنوع من فوسفيد الغاليوم (GaP) أو مواد ذات صلة تصدر فوتونات عندما تتحد الإلكترونات مع الثقوب في المنطقة النشطة. تتوافق طاقة فجوة النطاق مع طول موجي في الطيف الأصفر-الأخضر (حوالي 570 نانومتر). الشريحة مغلفة بعدسة سيليكونية شفافة تشكل خرج الضوء في حزمة عريضة. تتضمن الحزمة طرفين (الأنود والكاثود) للاتصال بدائرة القيادة.

14. اتجاهات التطوير

مع تطور تقنية LED، نشهد اتجاهات نحو حزم أصغر حجماً (على سبيل المثال، 2.0×1.2 مم)، وكفاءة إضاءة أعلى (أكثر من 150 لومن/واط للأخضر)، ومقاومة حرارية أقل من خلال مواد ركيزة متقدمة. أصبحت دقة التصنيف أدق، مما يسمح بحاويات طول موجي 0.5 نانومتر. علاوة على ذلك، أصبح التكامل مع دوائر القيادة الذكية والواجهات الرقمية شائعاً في الإضاءة الذكية. لا يزال اللون الأصفر-الأخضر مهماً للسلامة والإشارة، ومن المتوقع أن ينمو استخدامه في تطبيقات السيارات والصناعة.