ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD 19-21/G6C-FP1Q1L/3T - الحجم 2.0x1.25x0.8 مم - الجهد 1.7-2.3 فولت - الطاقة 60 ميغاواط - اللون الأصفر المخضر اللامع - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

ثنائي باعث الضوء SMD 19-21 هو جهاز صغير الحجم، مثبت على السطح، مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب تركيب مكونات بكثافة عالية. يستخدم هذا LED شريحة AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) لإنتاج ضوء أصفر مخضر لامع، مغلف في عبوة راتنج شفاف. تكمن ميزته الأساسية في بصمته المادية المخفضة بشكل كبير مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح تصميمات لوحات دوائر مطبوعة أكثر إحكاما، وكثافة تعبئة أعلى، وفي النهاية معدات نهائية للمستخدم أصغر حجما. يجعل البناء خفيف الوزن منه مثاليًا للتطبيقات المصغرة والمحمولة.

1.1 الميزات الأساسية والامتثال

يتم توريد الجهاز على شريط بعرض 8 مم مثبت على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يضمن التوافق مع معدات التجميع الآلي القياسية للالتقاط والوضع. تم تصميمه للاستخدام مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري. المنتج من النوع أحادي اللون، وخالي من الرصاص، ومتوافق مع اللوائح البيئية والسلامة الرئيسية بما في ذلك RoHS، وREACH التابع للاتحاد الأوروبي، ومعايير خالية من الهالوجين (البرومين <900 جزء في المليون، الكلور <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون).

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا LED مناسب لمجموعة متنوعة من أغراض الإضاءة والإشارة. تشمل التطبيقات الشائعة الإضاءة الخلفية لألواح العدادات، والمفاتيح، والرموز؛ مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في أجهزة الاتصالات مثل الهواتف وأجهزة الفاكس؛ الإضاءة الخلفية المسطحة لعروض LCD؛ واستخدام مؤشرات للأغراض العامة حيث يكون مصدر ضوء ساطع وموثوق مطلوبًا.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعياً لمعلمات الجهاز الكهربائية والبصرية والحرارية كما هو محدد في جداول الحدود القصوى المطلقة والخصائص الكهروضوئية.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف تشغيل موصى بها.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي (I_F):25 مللي أمبير (مستمر).
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):60 مللي أمبير، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10 @ 1 كيلو هرتز).
• تبديد الطاقة (P_d):60 ميغاواط. هذه هي أقصى طاقة مسموح للعبوة تبديدها كحرارة، محسوبة كـ V_F* I_F.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) HBM:2000 فولت. يشير تصنيف نموذج الجسم البشري هذا إلى مستوى متوسط من الحساسية للكهرباء الساكنة؛ إجراءات التعامل المناسبة ضرورية.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. الجهاز مصنف لنطاقات درجات الحرارة الصناعية.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام (T_sol):ذروة ملف إعادة التدفق عند 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ؛ درجة حرارة طرف مكواة اللحام اليدوية <350 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تم القياس في ظروف اختبار قياسية لدرجة حرارة محيطة 25 درجة مئوية وتيار أمامي (I_F) بقيمة 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من 45.0 مللي شمعة (الحد الأدنى) إلى 90.0 مللي شمعة (الحد الأقصى)، مع تسامح نموذجي ±11%. تحدد هذه المعلمة السطوع الملحوظ لـ LED.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):حوالي 100 درجة (نموذجي). هذه الزاوية الواسعة للرؤية هي سمة من سمات عدسة القبة الشفافة، مما يوفر نمط انبعاث واسع.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):نموذجياً 575 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):يتراوح من 570.0 نانومتر إلى 574.5 نانومتر، مع تسامح ±1 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون (أصفر مخضر).
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):نموذجياً 20 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف للضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي (V_F):يتراوح من 1.70 فولت إلى 2.30 فولت عند I_F=20 مللي أمبير، مع تسامح ±0.05 فولت. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند توصيل التيار.
• التيار العكسي (I_R):أقصى 10 ميكرو أمبير عند V_R=5 فولت. لم يتم تصميم الجهاز للعمل في انحياز عكسي؛ هذه المعلمة مخصصة لاختبار تيار التسرب فقط.

3. شرح نظام التصنيف

يتم تصنيف المنتج إلى مجموعات بناءً على ثلاث معلمات رئيسية: شدة الإضاءة، والطول الموجي السائد، والجهد الأمامي. يضمن هذا التصنيف الاتساق داخل دفعة الإنتاج ويسمح للمصممين باختيار مصابيح LED تتطابق مع معايير أداء محددة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

مصنف عند I_F= 20 مللي أمبير. تقوم رموز التصنيف (P1، P2، Q1) بتصنيف قيم شدة الإضاءة الدنيا والقصوى.

• P1:45.0 - 57.0 مللي شمعة
• P2:57.0 - 72.0 مللي شمعة
• Q1:72.0 - 90.0 مللي شمعة

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

مصنف عند I_F= 20 مللي أمبير. تحدد رموز التصنيف (CC2، CC3، CC4) نطاقات ضيقة من الطول الموجي السائد للتحكم في اتساق اللون.

• CC2:570.0 - 571.5 نانومتر
• CC3:571.5 - 573.0 نانومتر
• CC4:573.0 - 574.5 نانومتر

3.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

مصنف عند I_F= 20 مللي أمبير. تقوم رموز التصنيف (19، 20، 21، 22، 23، 24) بتصنيف انخفاض الجهد الأمامي بخطوات 0.1 فولت. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم شبكات المقاوم المحددة للتيار، خاصة عند توصيل عدة مصابيح LED على التوالي، لضمان توزيع موحد للتيار.

• 19:1.70 - 1.80 فولت
• 20:1.80 - 1.90 فولت
• 21:1.90 - 2.00 فولت
• 22:2.00 - 2.10 فولت
• 23:2.10 - 2.20 فولت
• 24:2.20 - 2.30 فولت

يتضمن رقم الجزء "19-21/G6C-FP1Q1L/3T" رموز تصنيف محددة، تشير إلى أداء المنتج المشحون ضمن هذه النطاقات المحددة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في ورقة البيانات، يمكن استنتاج اتجاهات الأداء النموذجية لمصابيح LED من نوع AlGaInP وهي حاسمة للتصميم.

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

يظهر الجهد الأمامي (V_F) علاقة لوغاريتمية مع التيار الأمامي (I_F). يؤدي زيادة صغيرة في الجهد المطبق بعد عتبة التشغيل (~1.7 فولت) إلى زيادة كبيرة وربما مدمرة في التيار. يؤكد هذا على الحاجة الحرجة لسائق تيار ثابت أو مقاوم محدد للتيار على التوالي مع LED.

4.2 الاعتماد على درجة الحرارة

المعلمات الرئيسية تعتمد على درجة الحرارة. عادة، ينخفض الجهد الأمامي (V_F) مع زيادة درجة حرارة الوصلة (معامل درجة حرارة سلبي). على العكس من ذلك، تنخفض شدة الإضاءة بشكل عام مع ارتفاع درجة الحرارة. يجب على المصممين مراعاة هذه الاختلافات، خاصة في التطبيقات ذات التقلبات الواسعة في درجة الحرارة المحيطة أو توليد حرارة داخلية عالية.

4.3 الخصائص الطيفية

يتركز الطيف المنبعث حول 575 نانومتر (أصفر مخضر). يشير عرض النطاق الطيفي النموذجي البالغ 20 نانومتر إلى انبعاث لوني نقي نسبيًا. قد يتحول الطول الموجي السائد قليلاً (عادة نحو أطوال موجية أطول) مع زيادة درجة حرارة الوصلة وتيار القيادة.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتميز ثنائي باعث الضوء SMD 19-21 بغلاف مستطيل مدمج. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر، تسامح ±0.1 مم ما لم يُذكر) طول الجسم 2.0 مم، وعرض 1.25 مم، وارتفاع 0.8 مم. يحدد الرسم التفصيلي تباعد الوسائد وتوصيات نمط اللحام الأساسية لتخطيط PCB لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي.

5.2 تحديد القطبية

يتم تمييز القطب السالب بوضوح على العبوة. اتجاه القطبية الصحيح إلزامي أثناء التجميع، حيث أن تطبيق جهد عكسي يتجاوز 5 فولت يمكن أن يدمر الجهاز على الفور.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الالتزام بهذه الإرشادات أمر بالغ الأهمية للموثوقية ومنع التلف أثناء عملية التصنيع.

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتم تحديد ملف لحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص:

• التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية.
• الوقت فوق السائل (217 درجة مئوية):60-150 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى:أقصى 260 درجة مئوية.
• الوقت عند القمة:أقصى 10 ثوانٍ.
• معدل التسخين:أقصى 6 درجة مئوية/ثانية.
• الوقت فوق 255 درجة مئوية:أقصى 30 ثانية.
• معدل التبريد:أقصى 3 درجة مئوية/ثانية.

يجب عدم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين على نفس الجهاز.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي لا مفر منه، استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف أقل من 350 درجة مئوية. يجب ألا يتجاوز وقت التلامس لكل طرف 3 ثوانٍ. استخدم مكواة منخفضة الطاقة (<25 واط) واسمح بفترة تبريد لا تقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف لمنع الصدمة الحرارية.

6.3 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في كيس حاجز مقاوم للرطوبة مع مجفف.

• لا تفتح الكيس حتى تصبح جاهزًا للاستخدام.
• بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة عند ≤30 درجة مئوية و≤60% رطوبة نسبية.
• "عمر الأرضية" بعد فتح الكيس هو 168 ساعة (7 أيام).
• إذا تم تجاوز وقت التعرض أو أظهر مؤشر المجفف التشبع، فإن معالجة الخبز عند 60 درجة مئوية ±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة مطلوبة قبل لحام إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات البكرة والشريط

يتم توريد الجهاز في شريط حامل بارز على بكرات قطرها 7 بوصات. الكمية القياسية المحملة هي 3000 قطعة لكل بكرة. يتم توفير أبعاد البكرة والشريط والشريط الغطائي لضمان التوافق مع مغذيات التشغيل الآلي.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حرجة للتتبع والتحقق:

• CPN:رقم منتج العميل.
• P/N:رقم منتج الشركة المصنعة (مثال: 19-21/G6C-FP1Q1L/3T).
• QTY:كمية التعبئة.
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (رمز التصنيف).
• HUE:إحداثيات اللونية ورتبة الطول الموجي السائد (رمز التصنيف).
• REF:رتبة الجهد الأمامي (رمز التصنيف).
• LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تحديد التيار إلزامي

آلية تحديد تيار خارجية مطلوبة تمامًا. أبسط طريقة هي مقاوم على التوالي. يمكن حساب قيمة المقاوم (R_s) باستخدام قانون أوم: R_s= (V_supply- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_Fمن التصنيف أو ورقة البيانات لضمان ألا يتجاوز I_F25 مللي أمبير في أسوأ الظروف. للدقة أو الاستقرار، يوصى بدائرة سائق تيار ثابت.

8.2 إدارة الحرارة

بينما العبوة صغيرة، فإن التبريد الفعال من خلال وسادات PCB مهم للحفاظ على الأداء والعمر الطويل، خاصة عند التشغيل بالقرب من الحدود القصوى. تأكد من أن تخطيط PCB يوفر مساحة نحاسية كافية حول وسادات LED لتعمل كمشتت للحرارة.

8.3 الحماية من الكهرباء الساكنة

مع تصنيف ESD HBM بقيمة 2000 فولت، يتمتع الجهاز بحساسية متوسطة. نفذ احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتجميع وفي تصميم الدائرة إذا كان LED متصلاً بواجهات خارجية.

9. المقارنة الفنية والتمييز

يميز LED 19-21 نفسه بشكل أساسي من خلال بصمته المادية المدمجة 2.0x1.25 مم، وهي أصغر من العديد من مصابيح LED SMD التقليدية مثل أحجام 0603 أو 0805، مما يسمح بتخطيطات بكثافة أعلى. يوفر استخدام تقنية AlGaInP كفاءة عالية وإخراج ساطع في طيف الأصفر المخضر. توفر زاوية الرؤية الواسعة 100 درجة من العدسة الشفافة إضاءة واسعة ومتساوية مقارنة بالأجهزة ذات العدسات المنتشرة أو ضيقة الزاوية. امتثاله للمعايير الخالية من الهالوجين والمعايير البيئية الأخرى يجعله مناسبًا للتصميمات الحديثة الواعية بيئيًا.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 ما قيمة المقاوم التي يجب استخدامها مع مصدر طاقة 5 فولت؟

باستخدام أقصى V_Fبقيمة 2.30 فولت (التصنيف 24) و I_Fمستهدف بقيمة 20 مللي أمبير: R = (5V - 2.30V) / 0.020A = 135 أوم. ستكون القيمة القياسية الأعلى الأقرب (مثال: 150 أوم) خيارًا آمنًا، مما يؤدي إلى I_F≈ 18 مللي أمبير. تحقق دائمًا باستخدام V_Fالفعلية لتصنيفك المحدد.

10.2 هل يمكن تشغيل هذا LED بدون مقاوم باستخدام مصدر جهد ثابت؟

No.يمكن أن يؤدي معامل درجة الحرارة السلبي لـ V_Fإلى هروب حراري. يؤدي ارتفاع طفيف في درجة الحرارة إلى خفض V_F، مما يزيد بدوره التيار إذا تم تشغيله بجهد ثابت، مما يسبب مزيدًا من التسخين وفشل كارثي محتمل. استخدم دائمًا مخطط تحديد تيار.

10.3 كيف أفسر رقم الجزء 19-21/G6C-FP1Q1L/3T؟

يشير "19-21" إلى عائلة العبوة والحجم. الرموز اللاحقة (G6C، FP1Q1L، 3T) هي رموز تصنيف داخلية ورموز منتج تحدد شدة الإضاءة، والطول الموجي السائد، وخصائص الجهد الأمامي وفقًا لجداول التصنيف المقدمة في ورقة البيانات.

10.4 هل هذا LED مناسب لإضاءة السيارات الداخلية؟

بينما يمكن استخدامه في بعض التطبيقات الداخلية غير الحرجة (مثل الإضاءة الخلفية للمفاتيح)، تتضمن ورقة البيانات ملاحظة تقييد تطبيق. للتطبيقات عالية الموثوقية لأنظمة السلامة/الأمان في السيارات (مثل أضواء تحذير لوحة القيادة)، والمعدات الطبية، أو التطبيقات العسكرية/الفضائية، يجب الحصول على منتج مؤهل خصيصًا لتلك البيئات القاسية. تحقق دائمًا من الملاءمة لحالة الاستخدام المقصودة.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو:تصميم لوحة مؤشر حالة بـ 10 مصابيح LED صفراء مخضرة موحدة السطوع تعمل من خط طاقة 3.3 فولت.

خطوات التصميم:

1. اختيار التيار:اختر I_F= 15 مللي أمبير لتوازن بين السطوع واستهلاك الطاقة.
2. اعتبار تصنيف الجهد:لضمان سطوع موحد، حدد مصابيح LED من نفس أو تصنيفات V_Fالمجاورة (مثال: التصنيف 20: 1.80-1.90 فولت). باستخدام أقصى V_Fبقيمة 1.90 فولت للحساب يضمن إضاءة جميع مصابيح LED حتى مع أسوأ اختلاف.
3. حساب المقاوم: R_s= (3.3V - 1.90V) / 0.015A ≈ 93.3 أوم. استخدم مقاوم 100 أوم قياسي. سيكون I_Fالفعلية تتراوح من ~14 مللي أمبير (لـ LED بجهد 1.90 فولت) إلى ~15.6 مللي أمبير (لـ LED بجهد 1.75 فولت، بافتراض تصنيف أقل)، مما يوفر تجانسًا مقبولاً.
4. تخطيط PCB:ضع كل LED مع مقاومه التسلسلي 100Ω بالقرب من وسادة الأنود. وفر مساحة نحاسية صغيرة متصلة بوسادات الكاثود لتبديد حرارة طفيف.
5. التجميع:اتبع ملف إعادة التدفق المحدد. حافظ على إغلاق الكيس حتى يصبح خط الإنتاج جاهزًا، وأكمل اللحام خلال عمر الأرضية البالغ 7 أيام بعد الفتح.

12. مبدأ التشغيل

يعمل LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. تتكون المنطقة النشطة من مواد أشباه الموصلات AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم). عندما يتم تطبيق جهد انحياز أمامي يتجاوز الجهد المضمن للوصلة، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. هناك، يعاد تجميعها إشعاعيًا، مما يطلق الطاقة في شكل فوتونات. تحدد طاقة فجوة النطاق المحددة لسبيكة AlGaInP الطول الموجي للضوء المنبعث، والذي في هذه الحالة يكون في الجزء الأصفر المخضر من الطيف المرئي (حوالي 575 نانومتر). يعمل الراتنج الإيبوكسي الشفاف كعدسة، تشكل إخراج الضوء وتوفر حماية ميكانيكية وبيئية لشريحة أشباه الموصلات.

13. اتجاهات التكنولوجيا

الاتجاه العام في مصابيح LED SMD مثل 19-21 هو نحو التصغير المستمر، وزيادة الفعالية الضوئية (مزيد من إخراج الضوء لكل واط كهربائي)، وموثوقية أعلى. هناك أيضًا دافع قوي لاعتماد أوسع للمواد وعمليات التصنيع الصديقة للبيئة، كما يتضح من امتثال هذا المنتج لمعايير RoHS وREACH والخالية من الهالوجين. من حيث التغليف، تهدف التطورات إلى تحسين إدارة الحرارة من الشريحة إلى PCB لدعم تيارات قيادة أعلى في بصمات مادية أصغر. أيضًا، يعتبر اتساق اللون وتسامحات تصنيف أكثر ضيقًا مجالات للتطوير المستمر لتلبية متطلبات التطبيقات التي تتطلب مطابقة ألوان دقيقة.