ورقة بيانات LED SMD 19-213/BHC-AP1Q2/3T باللون الأزرق - تيار أمامي 20 مللي أمبير - تبديد طاقة 75 مللي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 19-213/BHC-AP1Q2/3T مصباح LED من نوع جهاز التثبيت السطحي (SMD) مصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب مصادر ضوء مدمجة وفعالة وموثوقة. هذا المكون من النوع أحادي اللون، ويُصدر ضوءًا أزرقًا على وجه التحديد، وهو مصنوع من مواد خالية من الرصاص، مما يضمن الامتثال لمعايير السلامة والبيئة المعاصرة مثل RoHS، ولوائح الاتحاد الأوروبي REACH، ومتطلبات الخلو من الهالوجين (Br<900 جزء في المليون، Cl<900 جزء في المليون، Br+Cl<1500 جزء في المليون).

تكمن الميزة الأساسية لهذا المصباح LED SMD في بصمته الصغيرة جدًا، والتي هي أصغر بكثير من مصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي. يتيح هذا التصغير للمصممين تحقيق تخطيطات لوحات دوائر مطبوعة (PCB) أصغر، وكثافة أعلى للمكونات، وتقليل متطلبات مساحة التخزين، وفي النهاية، تطوير معدات نهائية أكثر إحكاما للمستخدم. علاوة على ذلك، فإن بنيته خفيفة الوزن تجعله خيارًا مثاليًا للتطبيقات التي يكون فيها تقليل الوزن عاملاً حاسمًا.

يتم توريد الجهاز على شكل شريط قياسي في الصناعة بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يضمن التوافق مع معدات الاختيار والوضع الآلية عالية السرعة الشائعة الاستخدام في التصنيع بالجملة. كما أنه مصمم ليكون متوافقًا مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري القياسية، مما يسهل دمجه في خطوط التجميع الآلية.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تُحدد الحدود القصوى المطلقة الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديد هذه القيم عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ولا يجوز تجاوزها تحت أي ظروف تشغيل.

• الجهد العكسي (VR):5 فولت. لم يتم تصميم LED للعمل في الاتجاه العكسي؛ يمكن أن يتسبب تجاوز هذا الجهد في فشل فوري.
• التيار الأمامي (IF):20 مللي أمبير. هذا هو تيار التشغيل المستمر الموصى به.
• تيار الذروة الأمامي (IFP):40 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلو هرتز.
• تبديد الطاقة (Pd):75 مللي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها دون تجاوز حدودها الحرارية.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):150 فولت. إجراءات التعامل الصحيحة مع ESD ضرورية لمنع التلف الكامن.
• درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تم تصنيف الجهاز للتشغيل ضمن هذا النطاق الواسع لدرجة الحرارة.
• درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام (Tsol):لحام إعادة التدفق، يتم تحديد درجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ. بالنسبة للحام اليدوي، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس الخصائص الكهروضوئية عند Ta=25 درجة مئوية و IF قدره 20 مللي أمبير، مما يمثل الأداء النموذجي للجهاز تحت ظروف التشغيل القياسية.

• شدة الإضاءة (Iv):لم يتم تحديد القيمة النموذجية كرقم واحد؛ بدلاً من ذلك، يتم تصنيف الجهاز. يتراوح النطاق من حد أدنى 45.0 مللي كانديلا إلى حد أقصى 112.0 مللي كانديلا. زاوية الرؤية (2θ1/2) هي عادة 120 درجة، مما يوفر نمط حزمة واسع.
• الطول الموجي للذروة (λp):عادة 468 نانومتر، مما يشير إلى الطول الموجي الذي يكون فيه الانبعاث الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 464.5 نانومتر إلى 476.5 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية وهو أيضًا خاضع للتصنيف.
• عرض النطاق الإشعاعي الطيفي (Δλ):عادة 25 نانومتر، يحدد عرض الطيف المنبعث عند نصف أقصى شدة (FWHM).
• الجهد الأمامي (VF):يتراوح من 2.7 فولت إلى 3.7 فولت عند IF=20 مللي أمبير. هذا المعلمة لها تسامح ±0.1 فولت وهي أيضًا مصنفة.
• التيار العكسي (IR):أقصى 50 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. حالة الاختبار هذه هي للتوصيف فقط.

ملاحظات هامة:يتم تحديد التسامح للمعلمات الرئيسية: شدة الإضاءة (±11%)، والطول الموجي السائد (±1 نانومتر)، والجهد الأمامي (±0.1 فولت). لم يتم تصميم الجهاز صراحةً للعمل العكسي؛ ينطبق تصنيف VR فقط على اختبار IR.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات بناءً على شدة الإضاءة والطول الموجي السائد.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تعريف الفئات بواسطة رمز حرف-رقم (P1, P2, Q1, Q2)، يغطي كل منها نطاقًا محددًا من شدة الإضاءة مقاسة بالمللي كانديلا (mcd) عند IF=20 مللي أمبير.

• الفئة P1:45.0 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 57.0 مللي كانديلا (الحد الأقصى)
• الفئة P2:57.0 مللي كانديلا إلى 72.0 مللي كانديلا
• الفئة Q1:72.0 مللي كانديلا إلى 90.0 مللي كانديلا
• الفئة Q2:90.0 مللي كانديلا إلى 112.0 مللي كانديلا

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تعريف فئات الطول الموجي بواسطة رمز أبجدي رقمي (A9, A10, A11, A12)، يغطي كل منها نطاقًا محددًا من الطول الموجي السائد مقاسًا بالنانومتر (nm) عند IF=20 مللي أمبير.

• الفئة A9:464.5 نانومتر إلى 467.5 نانومتر
• الفئة A10:467.5 نانومتر إلى 470.5 نانومتر
• الفئة A11:470.5 نانومتر إلى 473.5 نانومتر
• الفئة A12:473.5 نانومتر إلى 476.5 نانومتر

يسمح هذا التصنيف للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات الدقة في السطوع واتساق اللون لتطبيقهم.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات خصائص نموذجية توضح سلوك الجهاز تحت ظروف متغيرة. هذه ضرورية لفهم الأداء في سيناريوهات العالم الحقيقي.

• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يُظهر هذا المنحنى كيف ينخفض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية. إنه أمر بالغ الأهمية لتصميم إدارة الحرارة للحفاظ على مستويات السطوع المطلوبة.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي:يوضح هذا الرسم البياني العلاقة غير الخطية بين تيار القيادة وإخراج الضوء. قد يؤدي التشغيل فوق 20 مللي أمبير الموصى به إلى عوائد متناقصة في السطوع مع زيادة الحرارة والإجهاد على الجهاز.
• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV):يُظهر هذا المنحنى الأساسي العلاقة الأسية بين الجهد والتيار في الصمام الثنائي. يتم قراءة نطاق VF المحدد (2.7V-3.7V عند 20mA) من هذا المنحنى.
• منحنى تخفيض التيار الأمامي:يحدد هذا المنحنى أقصى تيار أمامي مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع زيادة درجة الحرارة، ينخفض الحد الأقصى للتيار الآمن لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• توزيع الطيف:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يتمركز حول الطول الموجي الذروي النموذجي البالغ 468 نانومتر بعرض نطاق يبلغ حوالي 25 نانومتر.
• مخطط الإشعاع:رسم قطبي يصور التوزيع المكاني لشدة الضوء، مؤكدًا زاوية الرؤية النموذجية البالغة 120 درجة.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 أبعاد العبوة

تتضمن ورقة البيانات رسمًا ميكانيكيًا مفصلاً لعبوة LED. يحدد الرسم جميع الأبعاد الحرجة بما في ذلك الطول والعرض والارتفاع وأحجام الوسادات ومواضعها. ما لم يُذكر خلاف ذلك، فإن التسامح البعدي هو ±0.1 مم. هذه المعلومات حيوية لتصميم بصمة PCB (نمط الأرضية) لضمان اللحام والمحاذاة المناسبة.

5.2 أبعاد البكرة والشريط

يتم توريد المنتج في عبوة مقاومة للرطوبة. يتم تحديد أبعاد الشريط الحامل لتثبيت المكونات بشكل آمن. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم توفير رسومات مفصلة للبكرة (قطر 7 بوصات)، والشريط الحامل، والشريط الغطائي، جميعها بتسامح قياسي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. وهذا يضمن التوافق مع معدات التجميع الآلية.

5.3 شرح الملصق

تحتوي ملصقات التعبئة على معلومات حرجة للتتبع والتطبيق الصحيح:

• CPN:رقم منتج العميل.
• P/N:رقم المنتج (مثل، 19-213/BHC-AP1Q2/3T).
• QTY:كمية التعبئة.
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (رمز التصنيف للشدة).
• HUE:إحداثيات اللونية ورتبة الطول الموجي السائد (رمز التصنيف للطول الموجي).
• REF:رتبة الجهد الأمامي.
• رقم الدفعة (LOT No):رقم دفعة التصنيع للتتبع.

تتضمن الحقيبة المقاومة للرطوبة مجففًا وبطاقة مؤشر رطوبة لحماية المكونات من امتصاص الرطوبة أثناء التخزين والنقل.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 التخزين والتعامل

هذه المصابيح LED حساسة للرطوبة. لا يجب فتح الحقيبة المقاومة للرطوبة حتى تصبح المكونات جاهزة للاستخدام. بعد الفتح:

• يجب الاحتفاظ بمصابيح LED عند درجة حرارة ≤30 درجة مئوية ورطوبة نسبية ≤60%.
• يجب استخدامها خلال 168 ساعة (7 أيام).
• يجب إعادة إغلاق مصابيح LED غير المستخدمة في عبوة مقاومة للرطوبة مع مجفف جديد.
• إذا تم تجاوز وقت التخزين أو أشار المجفف إلى رطوبة عالية، فإنه يلزم معالجة بالخبز عند 60 ±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل اللحام.

6.2 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتم تحديد ملف تعريف درجة حرارة لحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص:

• التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية.
• الوقت فوق نقطة الانصهار (217 درجة مئوية):60-150 ثانية.
• درجة حرارة الذروة:260 درجة مئوية كحد أقصى.
• الوقت عند الذروة:10 ثوانٍ كحد أقصى.
• معدل التسخين:6 درجات مئوية/ثانية كحد أقصى حتى 255 درجة مئوية، ثم 3 درجات مئوية/ثانية كحد أقصى حتى الذروة.

احتياطات حرجة:يجب عدم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين. لا يجب تطبيق أي إجهاد على مصابيح LED أثناء التسخين، ويجب ألا تتشوه PCB بعد اللحام.

6.3 اللحام اليدوي والإصلاح

إذا كان اللحام اليدوي لا مفر منه:

• استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف<350 درجة مئوية.
• حدد وقت اللحام إلى ≤3 ثوانٍ لكل طرف.
• استخدم مكواة بقوة ≤25 واط.
• اسمح بفاصل زمني لا يقل عن 2 ثانية بين لحام كل طرف.

يُحذر بشدة من الإصلاح بعد اللحام. إذا كان ذلك ضروريًا للغاية، فيجب استخدام مكواة لحام برأس مزدوج لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد وتجنب الإجهاد الميكانيكي. يجب تقييم احتمالية إتلاف خصائص LED أثناء الإصلاح مسبقًا.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

بناءً على ورقة البيانات، فإن هذا المصباح LED SMD الأزرق مناسب لمجموعة متنوعة من تطبيقات المؤشر والإضاءة الخلفية منخفضة إلى متوسطة الطاقة، بما في ذلك:

• الإضاءة الخلفية:لوحات القيادة، والمفاتيح، والرموز في الإلكترونيات الاستهلاكية، وداخل السيارات (غير الحرجة)، ولوحات التحكم الصناعية.
• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في الهواتف وآلات الفاكس.
• الإضاءة الخلفية لشاشات LCD:كمصدر إضاءة خلفية مسطح لشاشات LCD أحادية اللون أو المجزأة الصغيرة.
• الإشارة العامة:حالة الطاقة، واختيار الوضع، ومؤشرات واجهة المستخدم الأخرى في مجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية.

7.2 اعتبارات التصميم

• الحد من التيار:مقاومة خارجية للحد من التيارإلزامية. للجهد الأمامي نطاق (2.7V-3.7V)، ويمكن أن يتسبب تغيير بسيط في جهد الإمداد في تغيير كبير، وربما مدمر، في التيار الأمامي بسبب خاصية IV الأسية للصمام الثنائي. يجب حساب قيمة المقاومة بناءً على أسوأ حالة لـ VF (الحد الأدنى) لضمان ألا يتجاوز التيار الحد الأقصى المطلق البالغ 20 مللي أمبير مستمرًا.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن العبوة صغيرة، يجب مراعاة تبديد الطاقة (75 مللي واط كحد أقصى) ومنحنى التخفيض، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو المساحات المغلقة. يمكن أن تساعد مساحة النحاس الكافية في PCB (وسادات تخفيف الحرارة) في تبديد الحرارة.
• حماية ESD:تصنيف ESD HBM البالغ 150 فولت منخفض نسبيًا. نفذ إجراءات حماية ESD على لوحات PCB التي تتعامل مع هذه المصابيح LED، واتبع دائمًا بروتوكولات ESD المناسبة أثناء التجميع والتعامل.

7.3 قيود التطبيق

تنص ورقة البيانات صراحةً على أن هذا المنتجغير موصى به للتطبيقات عالية الموثوقيةمثل أنظمة الجيش/الفضاء أو أنظمة سلامة/أمن السيارات (مثل، أضواء الفرامل، مؤشرات الوسادة الهوائية). لمثل هذه التطبيقات، يجب اختيار مصابيح LED ذات مؤهلات سيارات (AEC-Q101) أو عسكرية مقابلة.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: لماذا مقاومة الحد من التيار ضرورية تمامًا؟

ج1: مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. جهدها الأمامي (VF) له تسامحات إنتاجية ويختلف مع درجة الحرارة. بدون مقاومة متسلسلة، يتم تحديد التيار فقط بواسطة جهد مصدر الطاقة والمقاومة الديناميكية لـ LED، والتي تكون منخفضة جدًا. يمكن أن يؤدي زيادة طفيفة في جهد الإمداد أو انخفاض في VF (بسبب ارتفاع درجة الحرارة) إلى ارتفاع التيار إلى ما بعد الحد الأقصى البالغ 20 مللي أمبير، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة بسرعة والفشل. توفر المقاومة تيارًا مستقرًا وقابلًا للتنبؤ وآمنًا.

س2: كيف أختار الفئة الصحيحة لتطبيقي؟

ج2: يعتمد الاختيار على متطلباتك لتوحيد السطوع واتساق اللون. إذا تم استخدام عدة مصابيح LED جنبًا إلى جنب (مثل، في مصفوفة أو رسم بياني شريطي)، فإن اختيار مصابيح LED من نفس فئة شدة الإضاءة (CAT) وفئة الطول الموجي السائد (HUE) أمر بالغ الأهمية لتجنب الاختلافات المرئية في السطوع أو درجة اللون الأزرق. بالنسبة لتطبيقات المؤشر الفردي الأقل أهمية، قد تكون الفئة الأوسع مقبولة وأكثر فعالية من حيث التكلفة.

س3: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED بتيار نابض أعلى من 20 مللي أمبير لجعله أكثر سطوعًا؟

ج3: نعم، ولكن فقط ضمن حدود صارمة. تحدد ورقة البيانات تيار الذروة الأمامي (IFP) بقيمة 40 مللي أمبير عند دورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلو هرتز. يمكن أن يحقق النبض سطوعًا مدركًا أعلى. ومع ذلك، يجب عليك التأكد من أن متوسط التيار بمرور الوقت لا يتجاوز التصنيف المستمر، وأن درجة حرارة التقاطع لا تتجاوز حدوده. لا يزال يجب احترام منحنى التخفيض وتصنيف تبديد الطاقة.

س4: ماذا يحدث إذا تجاوزت عمر الأرضية البالغ 7 أيام بعد فتح الحقيبة المقاومة للرطوبة؟

ج4: يمكن لعبوات SMD البلاستيكية امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء لحام إعادة التدفق، تتحول هذه الرطوبة المحتبسة بسرعة إلى بخار، مما قد يسبب انفصالًا داخليًا، أو تشقق العبوة، أو فشل في نقاط اللحام (ظاهرة "الفشار"). إذا تم تجاوز عمر الأرضية، يجب خبز المكونات (60 درجة مئوية لمدة 24 ساعة) لطرد الرطوبة قبل أن يمكن لحامها بأمان.

9. مقدمة عن مبدأ العمل

يعتمد هذا المصباح LED على بنية صمام ثنائي شبه موصل مصنوع من مواد نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، كما هو موضح في دليل اختيار الجهاز. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة تشغيل الصمام الثنائي (حوالي 2.7-3.7 فولت)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات. تتحد هذه حاملات الشحنة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق لأشباه الموصلات، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. في هذه الحالة، تم هندسة السبيكة لإنتاج فوتونات في المنطقة الزرقاء من الطيف المرئي، بطول موجي ذروة حوالي 468 نانومتر. يعمل الراتنج الشفاف المائي كمادة تغليف لحماية شريحة أشباه الموصلات ويعمل كعدسة، مشكلاً الضوء المنبعث إلى زاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة.

10. اتجاهات التكنولوجيا

يمثل 19-213/BHC-AP1Q2/3T تقنية LED SMD ناضجة. تشمل الاتجاهات العامة في صناعة LED التي توضع هذا المكون في سياقها السعي المستمر لتحقيقزيادة الكفاءة(المزيد من اللومن لكل واط)، مما يسمح إما بإخراج أكثر سطوعًا عند نفس التيار أو نفس السطوع مع استهلاك أقل للطاقة وحرارة أقل. هناك أيضًا اتجاه نحواتساق لوني أعلى وتصنيف أكثر إحكامًالتلبية متطلبات تطبيقات العرض والإضاءة. علاوة على ذلك،التصغيريستمر، مع ظهور بصمات عبوات أصغر حجمًا (مثل، 0402، 0201 متري) بشكل شائع للتطبيقات المقيدة بالمساحة. أخيرًا،تحسين الموثوقية والمتانة، بما في ذلك تصنيفات ESD أعلى ومقاومة محسنة للرطوبة، هي مجالات تنمية رئيسية لتوسيع استخدام LED في بيئات أكثر تطلبًا مثل إضاءة السيارات.