ورقة بيانات LED أزرق SMD 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T - 2.0x1.25x0.8mm - 2.5-2.9V - 40mW - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T LED أزرقًا مضغوطًا للتركيب السطحي، مصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب موثوقية عالية وكفاءة في التجميع. يمثل هذا المكون تقدمًا كبيرًا مقارنة بـ LEDs التقليدية ذات الإطارات الرصاصية، مما يتيح تصغيرًا كبيرًا وتحسينات في الأداء في المنتجات النهائية.

1.1 المزايا الأساسية وتحديد موقع المنتج

الميزة الأساسية لهذا LED هي بصمته الصغيرة. تتيح حزمة SMD تصميمات لوحات دوائر مطبوعة (PCB) أصغر بكثير، مما يؤدي إلى كثافة تعبئة أعلى للمكونات. وهذا يؤدي مباشرة إلى تقليل حجم المعدات وانخفاض متطلبات التخزين لكل من المكونات والسلع التامة الصنع. علاوة على ذلك، فإن طبيعة حزمة SMD الخفيفة الوزن تجعلها مثالية للتطبيقات المحمولة والمصغرة حيث يكون الوزن عاملاً حاسمًا. يتم وضع المنتج كمؤشر أزرق موثوق ومصدر إضاءة خلفية قياسي في الصناعة، متوافق مع اللوائح البيئية والسلامة الرئيسية.

1.2 الميزات الرئيسية

• التعبئة والتغليف:يتم توريده على شريط بعرض 8 مم مثبت على بكرة قطرها 7 بوصات، متوافق تمامًا مع معدات اللصق والوضع الآلية عالية السرعة.
• توافق اللحام:مصمم للاستخدام مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري القياسية.
• الامتثال البيئي:الجهاز خالٍ من الرصاص، متوافق مع توجيه الاتحاد الأوروبي RoHS، ويلتزم بلوائح الاتحاد الأوروبي REACH. كما يتم تصنيفه على أنه خالٍ من الهالوجين، حيث يكون محتوى البروم (Br) والكلور (Cl) أقل من 900 جزء في المليون لكل منهما ومجموعهما أقل من 1500 جزء في المليون.
• النوع:LED أحادي اللون (أزرق) مع عدسة راتنجية شفافة.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية للـ LED، وهي حاسمة لتصميم دائرة قوي.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيارًا فوريًا للوصلة.
• تيار الأمام المستمر (I_F):10 مللي أمبير. التيار المستمر الذي يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• تيار الأمام الذروي (I_FP):40 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز) للتعامل مع الارتفاعات العابرة.
• تبديد الطاقة (P_d):40 ملي واط. أقصى طاقة يمكن للحزمة تبديدها عند درجة حرارة محيطة 25°C، محسوبة كـ V_F* I_F.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):150 فولت (نموذج جسم الإنسان). إجراءات التعامل الصحيحة مع ESD إلزامية أثناء التجميع.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:-40°C إلى +85°C (تشغيل)، -40°C إلى +90°C (تخزين).
• درجة حرارة اللحام:إعادة التدفق: ذروة 260°C لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى. اللحام اليدوي: 350°C لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند درجة حرارة محيطة 25°C وتيار أمامي 2 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من 14.5 مللي شمعة (الحد الأدنى) إلى 36.0 مللي شمعة (الحد الأقصى)، مع تسامح نموذجي ±11%. هذا يحدد سطوع LED المُدرك.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف شدة الذروة، مما يشير إلى مخروط رؤية واسع.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):468 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):465.0 نانومتر إلى 475.0 نانومتر. هذا يحدد اللون المُدرك للضوء، مع تسامح ضيق ±1 نانومتر.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):25 نانومتر (نموذجي). عرض الطيف المنبعث عند نصف قوته القصوى.
• الجهد الأمامي (V_F):2.50 فولت إلى 2.90 فولت عند I_F=2 مللي أمبير، مع تسامح ±0.05 فولت. هذا أمر بالغ الأهمية لحساب مقاومة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):50 ميكرو أمبير كحد أقصى عند V_R=5 فولت. الجهاز غير مصمم للتشغيل في انحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف

يتم فرز (تصنيف) LEDs بعد الإنتاج بناءً على المعلمات الرئيسية لضمان الاتساق. رقم الجزء 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T يشفر معلومات التصنيف هذه.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (الرموز: L2، M1، M2، N1)

يتم تجميع LEDs في أربع مجموعات شدة عند I_F=2 مللي أمبير:

• L2:14.5 - 18.0 مللي شمعة
• M1:18.0 - 22.5 مللي شمعة
• M2:22.5 - 28.5 مللي شمعة
• N1:28.5 - 36.0 مللي شمعة

يشير "N1" في رقم الجزء إلى أن هذه الوحدة المحددة تقع في مجموعة السطوع الأعلى.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد (الرموز: X، Y)

يتم فرز LEDs في مجموعتين طول موجي عند I_F=2 مللي أمبير:

• X:465.0 - 470.0 نانومتر
• Y:470.0 - 475.0 نانومتر

يحدد "X" في رقم الجزء نطاق الطول الموجي الأدنى، مما يؤدي إلى لون أزرق أعمق قليلاً.

3.3 تصنيف الجهد الأمامي (الرموز: 27، 28، 29، 30)

يتم تجميع LEDs في أربع مجموعات جهد أمامي عند I_F=2 مللي أمبير:

• 27:2.50 - 2.60 فولت
• 28:2.60 - 2.70 فولت
• 29:2.70 - 2.80 فولت
• 30:2.80 - 2.90 فولت

يتوافق الرقم "3" في سلسلة التصنيف لرقم الجزء مع مجموعة V_F، مما يضمن انخفاض جهد متوقع في تصميم الدائرة.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة ضرورية لفهم سلوك LED تحت ظروف تشغيل مختلفة.

4.1 شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمام

يُظهر هذا المنحنى أن شدة الإضاءة تزداد مع تيار الأمام ولكن بطريقة غير خطية. يسلط الضوء على أهمية تشغيل LED عند تيار ثابت ومحدد (مثل 2 مللي أمبير للإخراج المقنن) بدلاً من الجهد، حيث يمكن أن تتسبب التغيرات الصغيرة في الجهد في تباينات كبيرة في التيار والسطوع.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

ينخفض إخراج LED مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يُظهر هذا المنحنى عادةً انخفاضًا تدريجيًا في الشدة من درجات الحرارة المنخفضة حتى درجة حرارة التشغيل القصوى (+85°C). يجب على المصممين مراعاة هذا التخفيض الحراري في التطبيقات التي يُتوقع فيها درجات حرارة محيطة عالية أو تبديد حراري ضعيف.

4.3 منحنى تخفيض تيار الأمام

هذه أداة تصميم حرجة. يحدد الحد الأقصى المسموح به لتيار الأمام المستمر كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع زيادة درجة الحرارة، ينخفض الحد الأقصى للتيار الآمن لمنع تجاوز حد تبديد الطاقة البالغ 40 ملي واط والتسبب في الهروب الحراري.

4.4 توزيع الطيف

يؤكد الرسم الطيفي على نطاق انبعاث ضيق يتركز حول 468 نانومتر (أزرق)، بعرض نطاق نموذجي 25 نانومتر. هذا الطيف النقي هو سمة لمادة أشباه الموصلات InGaN.

4.5 نمط الإشعاع

يوضح الرسم القطبي زاوية الرؤية 120 درجة، ويبين كيفية توزيع شدة الضوء مكانيًا. النمط عادةً ما يكون لامبرتي أو شبه لامبرتي، مما يوفر إضاءة متساوية على مساحة واسعة.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 أبعاد الحزمة

يتمتع LED ببصمة مضغوطة للغاية. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر، تسامح ±0.1 مم ما لم يُذكر) الطول الإجمالي والعرض والارتفاع، بالإضافة إلى تخطيط وسادة اللحام ونمط الأرضية الموصى به لـ PCB. الأبعاد الدقيقة حاسمة لتخطيط PCB وتصميم استنسل معجون اللحام لضمان اللحام والمحاذاة المناسبة.

5.2 تحديد القطبية

يتم عادةً تمييز الكاثود، غالبًا بلون أخضر على الجانب المقابل للحزمة أو بشق في القالب. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التركيب لضمان التشغيل السليم.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الالتزام بهذه الإرشادات له أهمية قصوى للموثوقية طويلة المدى.

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق (خالي من الرصاص)

يتم توفير ملف درجة حرارة مفصل:

• التسخين المسبق:150-200°C لمدة 60-120 ثانية لزيادة درجة الحرارة ببطء وتنشيط المادة المساعدة.
• الوقت فوق السائل (TAL):60-150 ثانية فوق 217°C.
• درجة حرارة الذروة:260°C كحد أقصى، يتم الاحتفاظ بها لمدة لا تزيد عن 10 ثوانٍ.
• معدلات التسخين/التبريد:6°C/ثانية كحد أقصى للتسخين، 3°C/ثانية للتبريد لتقليل الصدمة الحرارية.

يجب عدم إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين على نفس LED.

6.2 التخزين وحساسية الرطوبة

يتم تعبئة LEDs في كيس حاجز مقاوم للرطوبة مع مجفف.

• لا تفتح الكيس حتى تكون جاهزًا للاستخدام.
• بعد الفتح، استخدم خلال 168 ساعة (7 أيام) إذا تم التخزين عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية.
• إذا تم تجاوز وقت التعرض أو تشبع المجفف، يلزم عملية تجفيف عند 60±5°C لمدة 24 ساعة قبل إعادة التدفق لمنع "انفشار الفشار" (تشقق الحزمة بسبب الرطوبة المتبخرة).

6.3 اللحام اليدوي وإعادة العمل

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا:

• استخدم درجة حرارة طرف مكواة لحام ≤350°C.
• حدد وقت التلامس إلى ≤3 ثوانٍ لكل طرف.
• استخدم مكواة منخفضة الطاقة (≤25 واط).
• اسمح بفترة تبريد ≥2 ثانية بين الأطراف.
• تجنب إعادة العمل بعد اللحام الأولي. إذا كان لا مفر منه، استخدم مكواة لحام ذات طرف مزدوج لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد ورفع المكون دون إجهاد وصلات اللحام.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات البكرة والشريط

يتم توريد LEDs في شريط حامل بارز على بكرات قطر 7 بوصات. عرض الشريط 8 مم. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم توفير أبعاد مفصلة لجيوب الشريط الحامل ومحور البكرة/الحافة لضمان التوافق مع مغذيات الأتمتة.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة معرفات رئيسية:

• P/N:رقم المنتج الكامل.
• QTY:الكمية على البكرة.
• CAT/HUE/REF:رموز تتوافق مع مجموعات شدة الإضاءة، والطول الموجي السائد، والجهد الأمامي، على التوالي.
• LOT No:رقم الدفعة للتتبع.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:مثالي لمؤشرات لوحة القيادة، ومفاتيح الغشاء، وإضاءة الرموز نظرًا لصغر حجمه وتوزيع الضوء المتساوي.
• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في الهواتف وأجهزة الفاكس وأجهزة الشبكات.
• الإضاءة الخلفية المسطحة للشاشات الكريستالية السائلة:يمكن استخدامه في مصفوفات للإضاءة الجانبية أو المباشرة للشاشات الكريستالية السائلة الصغيرة.
• التنبيه العام:حالة الطاقة، ومؤشرات الوضع، والإضاءة الزخرفية في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

8.2 اعتبارات تصميم حرجة

1. تحديد التيار:مقاومة تحديد تيار خارجية هيإلزامية تمامًا. تعني الخاصية الأسية I-V لـ LED أن زيادة صغيرة في الجهد تسبب زيادة كبيرة في التيار، مما يؤدي إلى فشل سريع. يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F.
2. الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في PCB أو فتحات حرارية إذا كان التشغيل بالقرب من أقصى تيار أو في درجات حرارة محيطة عالية، وفقًا لمنحنى التخفيض.
3. حماية ESD:نفذ حماية ESD على خطوط الإدخال إذا كان LED يمكن للمستخدم الوصول إليه، واتبع بروتوكولات ESD الصحيحة أثناء التعامل.
4. التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية 120 درجة تغطية واسعة. للضوء المركز، قد تكون هناك حاجة لعدسة خارجية أو دليل ضوئي.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بـ LEDs الزرقاء ذات الثقب المار القديمة أو حزم SMD الأكبر حجمًا، يقدم 19-217 مزايا مميزة:

• الحجم:تتيح بصمته المصغرة 2.0 مم × 1.25 مم كثافة تصميم غير مسبوقة.
• اتساق الأداء:يضمن التصنيف الدقيق للشدة والطول الموجي والجهد مظهرًا وسلوكًا موحدًا في تطبيقات LEDs المتعددة.
• القدرة على التصنيع:التوافق الكامل مع خطوط تجميع SMT الآلية يقلل بشكل كبير من تكلفة الإنتاج ويزيد الموثوقية مقارنة بالإدخال اليدوي.
• الامتثال:يلبي معايير RoHS و REACH والخالية من الهالوجين، مما يجعل التصميم جاهزًا للمستقبل في الأسواق العالمية ذات اللوائح البيئية الصارمة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س1: لماذا تعتبر مقاومة تحديد التيار ضرورية عندما يتم تحديد الجهد الأمامي؟

ج1: الجهد الأمامي هو خاصية عند تيار محدد (2 مللي أمبير). تختلف جهود مصدر الطاقة، و V_Fلـ LED نفسه له تسامح ويختلف مع درجة الحرارة. توفر المقاومة طريقة خطية ومستقرة لضبط التيار، مما يحمي LED من ظروف التيار الزائد.

س2: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 10 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج2: نعم، 10 مللي أمبير هو الحد الأقصى المطلق للتقييم المستمر عند 25°C. ومع ذلك، يجب عليك الرجوع إلى منحنى تخفيض تيار الأمام. إذا كانت درجة الحرارة المحيطة أعلى، فإن الحد الأقصى المسموح به للتيار يكون أقل. للتشغيل الموثوق طويل المدى، يُوصى غالبًا بالتشغيل عند تيار أقل مثل 5 مللي أمبير.

س3: ماذا يعني "B3X" في رقم الجزء لتصميمي؟

ج3: يشير هذا إلى مجموعة الأداء المحددة. يشير "B3X" إلى مجموعات محددة لشدة الإضاءة والطول الموجي السائد. بالنسبة للتصميم الذي يتطلب اتساقًا في اللون والسطوع عبر وحدات متعددة أو دورات إنتاج، فإن تحديد والالتزام برقم جزء كامل يتضمن رمز التصنيف أمر ضروري.

س4: كيف أفسر زاوية الرؤية 120 درجة؟

ج4: هذا يعني أن LED ينبعث منه الضوء في مخروط واسع. عند النظر إليه مباشرة (0°)، يكون السطوع في أقصى حد. عند ±60° من المركز (إجمالي 120°)، ينخفض السطوع إلى نصف القيمة القصوى. هذا مناسب للتطبيقات التي يجب فيها رؤية LED من زوايا مختلفة.

11. دراسة حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو:تصميم لوحة تحكم مضغوطة بأربعة مؤشرات حالة زرقاء.

التنفيذ:

1. تصميم الدائرة:استخدام إمداد نظام 5 فولت. الهدف I_F= 5 مللي أمبير لسطوع جيد وطول عمر. بافتراض V_Fنموذجي 2.7 فولت، احسب R = (5V - 2.7V) / 0.005A = 460Ω. استخدم القيمة القياسية الأقرب، 470Ω.
2. تخطيط PCB:ضع LEDs الأربعة في محاذاة. اتبع نمط الأرضية الموصى به من ورقة البيانات بدقة. قم بتضمين مساحة نحاسية صغيرة متصلة بوسادات الكاثود لتخفيف حراري طفيف.
3. التجميع:احتفظ بالبكرات مغلقة حتى يكون خط الإنتاج جاهزًا. اتبع ملف إعادة التدفق الدقيق. قم بإجراء فحص بصري بعد اللحام.
4. النتيجة:أربعة مؤشرات بلون أزرق وسطوع متسقين، تشغيل موثوق، ومظهر احترافي مصغر.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد هذا LED على شريحة أشباه موصلات من نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج في الوصلة، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي للضوء المنبعث - في هذه الحالة، حوالي 468 نانومتر (أزرق). يحمي الراتنج الإيبوكسي الشفاف الشريحة، ويعمل كعدسة لتشكيل إخراج الضوء، ويتم تحضيره للوضوح البصري العالي والاستقرار طويل المدى.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

يمثل LED 19-217 اتجاهات رئيسية في البصريات الإلكترونية: التصغير المستمر، وتعزيز القدرة على التصنيع عبر التوافق مع SMT، والالتزام الصارم بالمعايير البيئية. أصبح استخدام تكنولوجيا InGaN للانبعاث الأزرق ناضجًا وموثوقًا للغاية. قد يركز التطور المستقبلي في مثل هذه المكونات على كفاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل مللي أمبير)، ومراقبة معلمات أكثر دقة للتطبيقات المتميزة، والتكامل مع مشغلات مدمجة أو دوائر تحكم. يستمر الطلب على مثل هذه المؤشرات والإضاءات الخلفية المضغوطة والموثوقة والمتوافقة في النمو عبر أسواق السيارات والصناعية والاستهلاكية وأجهزة إنترنت الأشياء.