ورقة بيانات سلسلة 57-21 LED SMD الجانبي - أبعاد العبوة 2.0x1.25x0.7 مم - جهد أمامي 2.0 فولت - شدة إضاءة 51 ميكروكانديلا - لون أصفر أخضر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة 57-21 عائلة من مصابيح LED السطحية (SMD) ذات الرؤية الجانبية. تم تصميم هذه المكونات للتطبيقات التي تكون فيها المساحة محدودة ومطلوب زاوية رؤية واسعة. تتوفر السلسلة بعدة ألوان، بما في ذلك النوع الأصفر-الأخضر المحدد والمفصل في هذه الوثيقة، والذي يستخدم مادة شريحة أشباه الموصلات من نوع AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم).

تنبع المزايا الأساسية لهذه السلسلة من تصميم عبوتها. فهي تتضمن زاوية رؤية واسعة تبلغ عادة 120 درجة، يتم تحقيقها من خلال تصميم مُحسّن للعاكس الداخلي. تعمل هذه الميزة على تعزيز كفاءة اقتران الضوء بشكل كبير، مما يجعل هذه المصابيح مناسبة بشكل خاص للاستخدام مع أنابيب الضوء، وهي مكون شائع في تجميعات الإضاءة الخلفية. علاوة على ذلك، فإن متطلباتها المنخفضة للتيار الأمامي (20 مللي أمبير للتشغيل النموذجي) تجعلها مثالية للمعدات الإلكترونية المحمولة التي تعمل بالبطارية أو الحساسة للطاقة.

يشمل السوق المستهدف والتطبيقات الرئيسية معدات أتمتة المكاتب (OA)، والإضاءة الخلفية لشاشات الكريستال السائل (LCD) الملونة بالكامل، وإضاءة مقصورة السيارة الداخلية، وكبديل لمصابيح المؤشر التقليدية أو المصابيح الفلورية الصغيرة في الأجهزة الإلكترونية المختلفة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي (I_F):25 مللي أمبير تيار مستمر. يجب ألا يتجاوز التيار المستمر المستمر هذه القيمة.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):60 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط في ظروف النبض مع دورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلو هرتز.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ملي واط. هذا هو الحد الأقصى المسموح به لفقدان الطاقة داخل الجهاز.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:تتراوح من -40°C إلى +85°C (التشغيل) ومن -40°C إلى +100°C (التخزين).
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):يتحمل 2000 فولت وفقًا لنموذج جسم الإنسان (HBM)، مما يشير إلى مستوى متوسط من متانة ESD للمناولة.
• درجة حرارة اللحام:متوافق مع لحام الريفو عند 260°C لمدة 10 ثوانٍ أو اللحام اليدوي عند 350°C لمدة 3 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية لدرجة حرارة المحيط (T_a) عند 25°C والتيار الأمامي (I_F) عند 20 مللي أمبير.

• شدة الإضاءة (I_v):القيمة النموذجية هي 51 ملي كانديلا (mcd)، مع حد أدنى 32 mcd. ينطبق تسامح ±11% على شدة الإضاءة.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى.
• طول موجة الذروة (λ_p):575 نانومتر (nm). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):573 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية كلون الضوء، مع تسامح ضيق ±1 نانومتر.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):20 نانومتر. يشير هذا إلى نطاق الأطوال الموجية المنبعثة، ومركزها حول طول موجة الذروة.
• الجهد الأمامي (V_F):عادة 2.0 فولت، يتراوح من حد أدنى 1.7 فولت إلى حد أقصى 2.4 فولت عند 20 مللي أمبير، مع تسامح ±0.1 فولت.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 10 ميكرو أمبير (μA) عند تطبيق جهد عكسي 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

يستخدم المنتج نظام تصنيف ثلاثي الرموز لتصنيف الاختلافات في المعايير الرئيسية، مما يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED ذات أداء متسق لتطبيقهم.

• CAT (رتبة شدة الإضاءة):يقوم هذا الرمز بتجميع مصابيح LED بناءً على ناتج شدة إضاءتها المقاس.
• HUE (رتبة الطول الموجي السائد):يقوم هذا الرمز بتصنيف مصابيح LED وفقًا لطولها الموجي السائد الدقيق، مما يضمن اتساق اللون.
• REF (رتبة الجهد الأمامي):يقوم هذا الرمز بفرز مصابيح LED حسب انخفاض الجهد الأمامي عند تيار الاختبار.

تُطبع هذه الرموز على تغليف المنتج وملصقات البكرة، مما يتيح المطابقة الدقيقة أثناء عملية التجميع للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا أو لونًا موحدًا.

4. تحليل منحنيات الأداء

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

• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي:يُظهر هذا المنحنى كيف يزداد ناتج الضوء مع التيار. يكون خطيًا بشكل عام في نطاق التشغيل العادي ولكنه سيشبع عند التيارات العالية جدًا.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة المحيط:يوضح هذا الرسم البياني تأثير التبريد الحراري الشائع في مصابيح LED، حيث تنخفض كفاءة الإضاءة مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. عادة ما ينخفض الناتج مع زيادة درجة الحرارة من -40°C إلى +100°C.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:هذا هو منحنى I-V القياسي للدايود، يظهر العلاقة الأسية. تُقرأ قيمة V_Fالنموذجية البالغة 2.0 فولت من هذا المنحنى عند 20 مللي أمبير.
• منحنى تخفيض التيار الأمامي:يحدد هذا الرسم البياني الحاسم الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر كدالة لدرجة حرارة المحيط. مع ارتفاع درجة الحرارة، يجب تقليل الحد الأقصى للتيار لمنع ارتفاع درجة الحرارة وضمان الموثوقية.
• نمط الإشعاع:يمثل الرسم القطبي زاوية الرؤية 120 درجة بشكل مرئي، ويُظهر التوزيع الزاوي لشدة الضوء.
• توزيع الطيف:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، مركزه عند 575 نانومتر بعرض نطاق 20 نانومتر، مؤكدًا نقطة اللون الأصفر-الأخضر.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 أبعاد العبوة

يتميز مصباح LED بغلاف SMD جانبي مدمج. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمترات، مع تسامح عام ±0.1 مم ما لم يُحدد خلاف ذلك) طول الجسم حوالي 2.0 مم، وعرض 1.25 مم، وارتفاع 0.7 مم. تُظهر الرسومات التفصيلية مواقع وسادات الأنود والكاثود، والشكل العام، والمساحة الموصى بها لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة.

5.2 تحديد القطبية

يحتوي المكون على قطبية محددة. يُشار إلى الكاثود عادةً بواسطة علامة مرئية مثل شق، أو نقطة، أو صبغة خضراء على الجانب المقابل من العدسة أو الغلاف. التوجيه الصحيح ضروري أثناء التجميع.

5.3 التعبئة بالبكرات والشريط

يتم توريد مصابيح LED على شريط حامل بارز للتجميع الآلي (pick-and-place). يتم تحديد عرض الشريط، وتباعد الجيوب، والأبعاد. تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. للبكرة نفسها أبعاد محددة للحافة والمحور. تتضمن التعبئة إجراءات مقاومة للرطوبة: تُغلق البكرات داخل كيس مقاوم للرطوبة من الألومنيوم مع مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة لحماية الأجهزة من الرطوبة المحيطة أثناء التخزين والنقل.

6. إرشادات اللحام والتجميع

لحام الريفو:تم تصنيف الجهاز لملامح لحام الريفو الخالي من الرصاص بدرجة حرارة ذروية 260°C لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ. من الأهمية بمكان اتباع معدلات التسخين، والنقع، والتبريد الموصى بها لمنع الصدمة الحرارية وضمان وصلات لحام موثوقة.

اللحام اليدوي:إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350°C، ويجب تحديد وقت التلامس بـ 3 ثوانٍ لكل وسادة. استخدم مكواة منخفضة الطاقة وتجنب تطبيق إجهاد ميكانيكي مفرط.

ظروف التخزين:للحفاظ على قابلية اللحام، يجب تخزين الأجهزة في أكياس الحاجز للرطوبة الأصلية الخاصة بها تحت 30°C و 60% رطوبة نسبية. بمجرد فتح الكيس، يجب استخدام المكونات خلال إطار زمني محدد (عادة 168 ساعة في ظروف المصنع) أو خبزها وفقًا لإرشادات IPC/JEDEC القياسية قبل الريفو.

7. معلومات التعبئة والطلب

وحدة الطلب القياسية هي بكرة من 2000 قطعة. يوفر ملصق المنتج على البكرة معلومات أساسية تشمل رقم الجزء (PN)، ورقم جزء العميل (CPN)، والكمية (QTY)، ورقم الدفعة (LOT NO)، ورموز التصنيف الثلاثة الحرجة: CAT، وHUE، وREF. يشير الملصق أيضًا إلى الامتثال لـ RoHS والخالي من الرصاص.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية لشاشات LCD:يجعلها الشكل الهندسي الجانبي والزاوية الواسعة مثالية للإضاءة الجانبية لألواح LCD الرقيقة في الهواتف المحمولة، والأجهزة اللوحية، ومجموعات العدادات.
• إضاءة أنبوب الضوء:يحقق اقتران الضوء المُحسّن حقنًا فعالاً للضوء في أدلة الضوء الأكريليكية أو البولي كربونات لمؤشرات الحالة أو الإضاءة الخلفية الرمزية.
• مؤشرات الأجهزة المحمولة:يعد استهلاك التيار المنخفض مثاليًا للأجهزة التي تعمل بالبطارية مثل سماعات البلوتوث، وأجهزة التحكم عن بُعد، والأجهزة الطبية المحمولة باليد.
• إضاءة مقصورة السيارة الداخلية:يمكن استخدامها للإضاءة الخلفية للأزرار، والمفاتيح، والشاشات الصغيرة على لوحات القيادة ووحدات التحكم المركزية.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو محرك تيار ثابت لتحديد التيار الأمامي إلى القيمة المطلوبة (مثل 20 مللي أمبير للسطوع النموذجي). احسب قيمة المقاوم باستخدام R = (V_المصدر- V_F) / I_F.
• إدارة الحرارة:بينما تبديد الطاقة منخفض، تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة أو ثقوب حرارية تحت وسادات LED، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بالقرب من الحدود القصوى، للمساعدة في تبديد الحرارة والحفاظ على الأداء والعمر الطويل.
• حماية ESD:نفذ احتياطات ESD القياسية أثناء المناولة والتجميع. فكر في إضافة ثنائيات قمع الجهد العابر (TVS) أو حماية أخرى على الخطوط الحساسة إذا كان LED متصلاً بواجهات خارجية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بمصابيح LED SMD العلوية القياسية، فإن المميز الرئيسي لسلسلة 57-21 هو عامل شكلها الجانبي، الذي يمكّن الإضاءة من حافة لوحة الدوائر المطبوعة. مقارنةً بمصابيح LED الجانبية الأخرى، تشمل مزاياها تقنية AlGaInP المحددة للضوء الأصفر-الأخضر عالي الكفاءة، وزاوية رؤية واسعة جدًا 120 درجة مُحسّنة لأنابيب الضوء، وتصنيف محدد بوضوح لاتساق اللون والشدة. يؤدي الجمع بين انخفاض V_Fوشدة الإضاءة الجيدة إلى كفاءة إضاءة عالية لفئتها.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

ج: طول موجة الذروة (λ_p) هو الذروة الفيزيائية لطيف الضوء المنبعث. الطول الموجي السائد (λ_d) هو الطول الموجي الفردي الذي ينتج نفس إدراك اللون للعين البشرية. بالنسبة لمصابيح LED، غالبًا ما يكون λ_dهو المواصفة الأكثر صلة لمطابقة الألوان.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بدون مقاوم محدد للتيار؟

ج: لا. LED هو جهاز يعمل بالتيار. توصيله مباشرة بمصدر جهد سيسبب تدفق تيار مفرط، مما قد يدمره على الفور. مقاوم على التوالي أو منظم تيار نشط إلزامي.

س: كيف تؤثر درجة حرارة المحيط على الأداء؟

ج: مع زيادة درجة الحرارة، ينخفض الجهد الأمامي (V_F) قليلاً، لكن شدة الإضاءة تنخفض بشكل أكثر أهمية (التبريد الحراري). يجب اتباع منحنى التخفيض للتيار الأقصى. كما أن درجات الحرارة العالية تُسرع من التدهور طويل المدى.

س: ماذا تعني رموز CAT، وHUE، وREF لتصميمي؟

ج: إذا كان تطبيقك يتطلب مظهرًا موحدًا (مثل صف من أضواء المؤشر)، يجب عليك تحديد تصنيفات ضيقة لـ HUE (اللون) و CAT (السطوع). لمؤشرات التشغيل/الإيقاف البسيطة، قد تكون التصنيفات القياسية كافية. يساعد رمز REF في تصميم دوائر تشغيل تيار متسقة.

11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

المثال 1: الإضاءة الخلفية لوحة مفاتيح الهاتف المحمول

يستخدم المصمم أربعة مصابيح LED من سلسلة 57-21 موضوعة على طول حافة لوحة دوائر مطبوعة أسفل لوحة مفاتيح شفافة. تضمن زاوية الرؤية الواسعة 120 درجة إضاءة متساوية عبر جميع المفاتيح. يتم تشغيل مصابيح LED على التوالي بتيار ثابت 18 مللي أمبير (أقل قليلاً من النموذجي لإطالة عمر البطارية وتقليل الحرارة) باستخدام IC محرك LED مخصص يتضمن تحكم تخفيف PWM من المعالج الرئيسي للهاتف.

المثال 2: مؤشر لوحة صناعية

في لوحة تحكم مصنع، يتم إقران مصباح LED أحمر 57-21 (من نفس عائلة السلسلة) مع أنبوب ضوء أكريليك مصنوع حسب الطلب لجلب مؤشر حالة "خطأ" من لوحة دوائر مطبوعة مكتظة إلى ملصق على اللوحة الأمامية. يتناسب الغلاف الجانبي تمامًا في المساحة المحدودة خلف اللوحة. يختار المصمم مصابيح LED من تصنيف HUE واحد لضمان تطابق اللون الأحمر مع المؤشرات الأخرى على اللوحة.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد هذا LED على تقنية أشباه الموصلات AlGaInP. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. في مواد AlGaInP، يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء) بأطوال موجية في الطيف الأصفر، والبرتقالي، والأحمر، والأخضر، اعتمادًا على التركيب الدقيق للسبيكة. يتم تحقيق اللون الأصفر-الأخضر (الطول الموجي السائد 573 نانومتر) من خلال التحكم الدقيق في نسب الألومنيوم، والغاليوم، والإنديوم، والفوسفور أثناء نمو البلورة. ثم يتم تشكيل الضوء المنبعث وتوجيهه بواسطة عدسة الإيبوكسي وهيكل العاكس الداخلي للغلاف لتحقيق زاوية الرؤية المطلوبة.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر الاتجاه في مصابيح LED المؤشر SMD نحو كفاءة أعلى (مزيد من ناتج الضوء لكل مللي أمبير)، وتحسين اتساق اللون من خلال تصنيف أكثر ضيقًا، وزيادة التصغير مع الحفاظ على الأداء البصري أو تحسينه. هناك أيضًا طلب متزايد على درجات موثوقية أعلى، خاصة للتطبيقات السياراتية والصناعية، والتي قد تتضمن نطاقات درجة حرارة موسعة واختبارات موثوقية أكثر صرامة. يظل عامل الشكل الجانبي ضروريًا للإضاءة الخلفية للإلكترونيات الاستهلاكية والعروض السياراتية التي تزداد رقة. علاوة على ذلك، فإن التكامل مع التحكم المدمج، مثل دمج مقاوم شريحة أو دائرة متكاملة بسيطة لتشغيل تيار ثابت داخل الغلاف، هو اتجاه ناشئ لتبسيط تصميم الدائرة.