ورقة بيانات LED SMD 42-21A الأزرق - عبوة 2.0x1.25x1.1 مم - جهد 2.7-3.7 فولت - قدرة 95 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 42-21A مصباح LED أزرق صغير الحجم للتركيب السطحي، مُصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب موثوقية عالية وتجميعًا كفؤًا. باستخدام تقنية شريحة إنيديوم جاليوم نيتريد (InGaN)، ينبعث هذا المكون ضوءًا أزرقًا بطول موجي سائد نموذجي يبلغ 468 نانومتر. تكمن ميزته الأساسية في بصمته الصغيرة جدًا، مما يتيح تقليصًا كبيرًا في حجم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) ويسمح بكثافة تعبئة أعلى مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي. يساهم هذا بشكل مباشر في تصغير حجم معدات المستخدم النهائي. يتم توريد الجهاز على شريط بعرض 8 مم مُثبت على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع خطوط التجميع الآلي (pick-and-place)، وبالتالي يبسط عمليات التصنيع ذات الأحجام الكبيرة.

2. الميزات الرئيسية والامتثال

يتضمن الـ LED عدة ميزات حاسمة للتصميم والتصنيع المعاصرين:

• مُعبأ على شريط بعرض 8 مم لبكرات 7 بوصات، مُحسّن للتجميع الآلي.
• متوافق مع عمليات لحام الريفلو (Reflow) بالأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري.
• مُصنع كنوع أحادي اللون (أزرق).
• مُصنع كمكون خالٍ من الرصاص (Pb-free).
• المنتج متوافق مع توجيهية RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• يتم الحفاظ على الامتثال لأنظمة REACH التابعة للاتحاد الأوروبي.
• مُصنف على أنه خالٍ من الهالوجين، حيث يكون محتوى البروم (Br) أقل من 900 جزء في المليون، ومحتوى الكلور (Cl) أقل من 900 جزء في المليون، والمجموع الكلي لـ Br+Cl أقل من 1500 جزء في المليون.

3. التطبيقات المستهدفة

يُعد LED 42-21A مناسبًا لمجموعة متنوعة من وظائف المؤشرات والإضاءة الخلفية، بما في ذلك:

• الإضاءة الخلفية لطبلون السيارات والمفاتيح.
• مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية لوحة المفاتيح في أجهزة الاتصالات مثل الهواتف وأجهزة الفاكس.
• وحدات الإضاءة الخلفية المسطحة للشاشات الكريستالية السائلة (LCD)، والمفاتيح، والرموز.
• تطبيقات المؤشرات للأغراض العامة.

4. التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد التصنيفات التالية الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. جميع القيم مُحددة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

5. الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس معايير الأداء النموذجية عند Ta=25°م وتيار أمامي (I_F) قدره 20 مللي أمبير. هذه هي المواصفات الرئيسية لحسابات التصميم._Fالمعامل

I_Rميكرو أمبير

V_R = 5 فولت

ملاحظة على التسامحات:

شدة الإضاءة لها تسامح ±11%، والطول الموجي السائد ±1 نانومتر، والجهد الأمامي ±0.1 فولت عن القيم النموذجية أو المصنفة.

6. شرح نظام التصنيف (Binning)_Fلضمان الاتساق في عمليات الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على معايير رئيسية. وهذا يسمح للمصممين باختيار قطع تلائم نطاقات أداء محددة لتطبيقهم.

W1

W2_d6.2 تصنيف الطول الموجي السائد

الحد الأقصى (نانومتر)

6.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي_Fيتم تصنيف الجهد الأمامي (V_F) إلى مجموعات مرقمة من 10 إلى 14، كل منها يغطي نطاق 0.2 فولت.

7. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

7.1 أبعاد العبوة

يحتوي LED 42-21A على عبوة SMD مدمجة. الأبعاد الرئيسية (بالمليمترات) هي كما يلي، مع تسامح عام ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك:

• طول العبوة: 2.0 مم
• عرض العبوة: 1.25 مم
• ارتفاع العبوة: 1.1 مم

يتم توفير رسم تفصيلي بأبعاد في ورقة البيانات، يوضح مخطط الجسم، ومواضع الأطراف، ونمط اللحام الموصى به على اللوحة.

7.2 تحديد قطبية الأقطاب

يتم تحديد القطب السالب بوضوح. على العبوة، يُشار إلى القطب السالب عادةً بميزة مميزة مثل شق، أو نقطة، أو زاوية مشطوفة. كما يتم عرض علامة القطب السالب المقابلة على تصميم قناع اللحام الموصى به لموضع المكون على اللوحة. اتجاه القطبية الصحيح أمر بالغ الأهمية لوظيفة الدائرة بشكل صحيح.

8. إرشادات اللحام والتجميع

8.1 منحنى لحام الريفلو (Reflow)

تم تصنيف المكون لعمليات لحام الريفلو الخالية من الرصاص. الحد الأقصى الموصى به لدرجة حرارة اللحام الذروية هو 260 درجة مئوية، مع عدم تجاوز الوقت فوق 260 درجة مئوية لأكثر من 10 ثوانٍ. يجب اتباع منحنى درجة حرارة الريفلو النموذجي لمنع الصدمة الحرارية وضمان وصلات لحام موثوقة. من الأهمية بمكان تجنب تطبيق إجهاد ميكانيكي على جسم الـ LED أثناء مراحل التسخين والتبريد في عملية الريفلو.

8.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد. يجب أن تكون درجة حرارة طرف مكواة اللحام أقل من 350 درجة مئوية، ولا يجب أن تتجاوز مدة التلامس مع أي طرف واحد 3 ثوانٍ. يُوصى باستخدام مكواة منخفضة الطاقة (25 واط أو أقل). يجب مراعاة فترة تبريد لا تقل عن ثانيتين بين لحام الطرفين لمنع تراكم الحرارة المفرط.

8.3 إعادة العمل والإصلاح

يُحذر بشدة من إعادة العمل بعد اللحام الأولي. إذا كان لا مفر منه تمامًا، فيجب استخدام مكواة لحام مزدوجة الرأس متخصصة لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد، مما يسمح بالإزالة دون تطبيق إجهاد التواء على العبوة. إن احتمالية إتلاف الروابط السلكية الداخلية لـ LED أو تدهور أدائه البصري أثناء إعادة العمل مرتفعة، ويُنصح باختبار إجراء إعادة العمل مسبقًا.

9. احتياطات التخزين والتعامل

9.1 الحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في كيس حاجز مقاوم للرطوبة مع مجفف لمنع امتصاص الرطوبة الجوية، مما قد يتسبب في "انفجار" (تشقق العبوة) أثناء عملية الريفلو. قواعد التخزين الرئيسية:

• قبل الفتح:قم بالتخزين عند درجة حرارة ≤30°م ورطوبة نسبية ≤90% (RH).
• بعد الفتح:"عمر الأرضية" (الزمن المعرض لظروف المصنع المحيطة) هو سنة واحدة عند التخزين في درجة حرارة ≤30°م ورطوبة نسبية ≤60% (RH).
• إعادة التعبئة:يجب إعادة إغلاق الأجهزة غير المستخدمة في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف جديد.
• التجفيف (Baking):إذا أظهر مؤشر المجفف التشبع أو تم تجاوز عمر الأرضية، فإنه يلزم تجفيف عند 60±5°م لمدة 24 ساعة قبل الريفلو لطرد الرطوبة.

9.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

مع تصنيف ESD يبلغ 150 فولت (HBM)، يكون هذا الجهاز حساسًا للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب اتباع إجراءات التعامل القياسية مع ESD خلال جميع مراحل التجميع والتعامل، بما في ذلك استخدام محطات العمل المؤرضة، وأسوار المعصم، والحاويات الموصلة.

10. معلومات التعبئة والطلب

10.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المنتج في شريط حامل بارز بأبعاد مصممة خصيصًا لعبوة 42-21A. يتم لف الشريط على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 1000 قطعة من الـ LED. يتم توفير رسومات تفصيلية لأبعاد جيب الشريط الحامل، والمسافة بين القطع، وأبعاد مركز البكرة والحواف لضمان التوافق مع مغذيات معدات التجميع الآلي.

10.2 معلومات الملصق

تتضمن البكرة والكيس الخارجي ملصقات تحتوي على معلومات حاسمة للتتبع والتطبيق الصحيح:

• CPN:رقم قطعة العميل (إذا تم تعيينه).
• P/N:رقم منتج الشركة المصنعة (مثال: 42-21A/BHC-ZV1W2N/1T).
• QTY:كمية التعبئة (مثال: 1000 قطعة).
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (مثال: W2).
• HUE:رتبة اللونية/الطول الموجي السائد (مثال: Z).
• REF:رتبة الجهد الأمامي (مثال: N12).
• LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

11. اعتبارات تصميم التطبيق

11.1 تحديد التيار

هذه قاعدة تصميم حاسمة.الـ LED هو جهاز يعمل بالتيار. يجب استخدام مقاومة تحديد تيار على التوالي في الدائرة. للجهد الأمامي (V_F) نطاق (2.7 فولت إلى 3.7 فولت) ومعامل درجة حرارة سالب. توصيل الـ LED مباشرة بمصدر جهد، حتى لو كان اسميًا ضمن نطاق V_F، يمكن أن يؤدي إلى حالة تيار جامح بسبب اختلافات طفيفة، مما يؤدي إلى فشل فوري (احتراق). يجب حساب قيمة المقاومة بناءً على جهد التغذية، وأقصى جهد أمامي متوقع (V_F) من المجموعة، والتيار الأمامي المطلوب (I_F)، والذي يجب ألا يتجاوز 25 مللي أمبير بشكل مستمر.11.2 إدارة الحرارةعلى الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (95 ميلي واط كحد أقصى)، إلا أن التصميم الحراري المناسب على اللوحة لا يزال مهمًا للموثوقية طويلة المدى، خاصة عند التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو عند أقصى تيار. يضمن توفير مساحة نحاسية كافية حول وسادات الـ LED تبديد الحرارة والحفاظ على إخراج بصري مستقر وعمر افتراضي طويل._F11.3 التصميم البصري_Fتشير زاوية الرؤية البالغة 20 درجة (2θ_1/2) إلى شعاع مركز نسبيًا. هذا يجعل 42-21A مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة موجهة أو بقعة مضيئة مركزة. للإضاءة على مساحة أوسع، ستكون البصريات الثانوية (مثل أدلة الضوء، المشتتات) ضرورية. يجب على المصممين مراعاة نطاقات التصنيف لشدة الإضاءة والطول الموجي لضمان اتساق السطوع ومظهر اللون عبر وحدات متعددة في مصفوفة أو عرض._F12. المقارنة التقنية والتمييز_Fيمثل 42-21A فئة محددة من مصابيح LED السطحية الصغيرة من النوع العاكس. تشمل عوامل التمييز الرئيسية بصمته الصغيرة جدًا 2.0x1.25 مم، وهي أصغر من العديد من مصابيح LED "الشريحة" الشائعة، مما يسمح بتخطيطات ذات كثافة أعلى. يوفر الكوب العاكس المدمج زاوية رؤية مضبوطة تبلغ 20 درجة دون الحاجة إلى عدسة خارجية، مما يبسط التصميم البصري. يوفر نظام التصنيف الشامل للشدة والطول الموجي والجهد للمصممين القدرة على تحديد نطاقات أداء ضيقة للتطبيقات التي تتطلب تجانسًا عاليًا، مثل مصفوفات الإضاءة الخلفية. امتثاله لمعايير خالية من الهالوجين والمعايير البيئية الأخرى يجعله مناسبًا للمنتجات التي تستهدف الأسواق العالمية ذات المتطلبات التنظيمية الصارمة.

13. الأسئلة الشائعة (FAQs)

13.1 ما الفرق بين الطول الموجي القمة والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي القمة (λ_P):

الطول الموجي الفردي الذي تكون فيه قوة الإخراج البصرية لـ LED عند أقصى حد. إنه أعلى نقطة على منحنى التوزيع الطيفي._{الطول الموجي السائد (λ_D):}الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون الملحوظ لإخراج الـ LED للعين البشرية. يتم حسابه من إحداثيات اللونية وغالبًا ما يكون أكثر صلة بالتطبيقات القائمة على اللون. بالنسبة لهذا الـ LED الأزرق، تكون القيم النموذجية قريبة جدًا (468 نانومتر قمة مقابل 465-475 نانومتر سائد مصنف).

13.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بمصدر جهد ثابت؟

كما تم التأكيد في اعتبارات التصميم، تتطلب مصابيح LED تنظيم التيار. لا يأخذ مصدر الجهد الثابت، حتى لو تم ضبطه على V_F النموذجي، في الاعتبار الاختلاف من وحدة إلى أخرى (التصنيف)، أو تأثيرات درجة الحرارة (V_F ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة)، أو تسامحات مصدر الطاقة. هذا سيقود حتمًا تقريبًا إلى تيار زائد وفشل الجهاز. استخدم دائمًا مقاومة على التوالي أو دائرة قيادة LED ثابتة التيار مخصصة.

13.3 كم مرة يمكنني إعادة لحام هذا المكون بطريقة الريفلو؟

تحدد ورقة البيانات أنه لا يجب إجراء لحام الريفلو أكثر من مرتين. تتعرض كل دورة ريفلو المكون لإجهاد حراري، مما قد يؤدي إلى تدهور المواد الداخلية، أو إضعاف الروابط السلكية، أو المساس بمقاومة العبوة للرطوبة. إذا تطلبت اللوحة إعادة عمل، فمن الأفضل استبدال الـ LED بدلاً من تعريضه لدورة ريفلو ثالثة.

13.4 هل هذا الـ LED مناسب للتطبيقات الطبية أو السيارات؟_pتتضمن ورقة البيانات قسمًا بعنوان "قيود التطبيق" ينص على أن التطبيقات عالية الموثوقية مثل أنظمة السلامة/الأمان في السيارات، والمعدات الطبية، والعسكرية، والفضاء قد تتطلب منتجًا مختلفًا مؤهلًا بشكل أكثر صرامة. الـ 42-21A القياسي مخصص للتطبيقات التجارية والصناعية. للاستخدامات الحرجة للسلامة، استشر الشركة المصنعة للحصول على منتجات مصممة واختبارها خصيصًا لتلبية معايير الصناعة ذات الصلة (مثل AEC-Q101 للسيارات).14. مثال تطبيقي عملي
السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة تحتوي على 10 مصابيح LED زرقاء موحدة._dتصميم الدائرة:يتوفر مصدر تغذية 5 فولت. باستخدام أقصى V_F من المجموعة N14 (3.7 فولت) و I_F مستهدف قدره 20 مللي أمبير، احسب المقاومة التسلسلية: R = (V_supply - V_F) / I_F = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 أوم. القيمة القياسية الأقرب وهي 68 أوم ستؤدي إلى I_F ≈ 19.1 مللي أمبير، وهو آمن وضمن المواصفات. هناك حاجة إلى مقاومة واحدة لكل LED.

اختيار المكونات:

No.لضمان التجانس البصري، حدد مجموعات ضيقة. على سبيل المثال، اطلب جميع مصابيح LED من مجموعة شدة الإضاءة W1 (1120-1420 ميللي كانديلا) ومجموعة الطول الموجي السائد Z/X (465-470 نانومتر). هذا يقلل من اختلاف السطوع واللون عبر اللوحة._Fتخطيط اللوحة (PCB Layout):_Fضع مصابيح LED على شبكة 0.1 بوصة. استخدم نمط اللحام الموصى به من ورقة البيانات. قم بتضمين وسادة تخفيف حراري صغيرة متصلة بمستوى أرضي لتبديد الحرارة. حدد بوضوح اتجاه القطب السالب على طباعة الحرير (Silkscreen).

التجميع:

احتفظ بالبكرات في أكياس محكمة الإغلاق حتى وقت الاستخدام. اتبع منحنى الريفلو الذروي 260°م. بعد التجميع، تجنب ثني اللوحة بالقرب من مصابيح LED.15. مبدأ التشغيليعتمد LED 42-21A على شريحة أشباه موصلات مصنوعة من إنيديوم جاليوم نيتريد (InGaN). عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة تشغيل الصمام الثنائي، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات. تندمج حاملات الشحن هذه، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأزرق. ينبعث الضوء من الشريحة ويتم توجيهه بواسطة كوب عاكس مدمج داخل العبوة لتحقيق زاوية الرؤية المحددة البالغة 20 درجة. يحمي المادة الراتنجية الإيبوكسية المغلقة الشريحة والروابط السلكية بينما تعمل أيضًا كعدسة أولية.

16. اتجاهات التكنولوجيا

تعد مصابيح LED السطحية مثل 42-21A جزءًا من اتجاه مستمر نحو التصغير، وزيادة الكفاءة، وتعزيز الموثوقية في الإضاءة ذات الحالة الصلبة. أدت التطورات في تقنيات النمو البلوري الطبقي (Epitaxial) لمواد InGaN إلى تحسين الكفاءة الكمية الداخلية بشكل مطرد، مما يسمح بإخراج إضاءة أعلى من شرائح أصغر. تطورت تكنولوجيا التعبئة والتغليف لتوفير مسارات حرارية أفضل (مثل الوسادات الحرارية المكشوفة) وتحكم بصري أكثر دقة. علاوة على ذلك، تشمل المحركات على مستوى الصناعة السعي لتحقيق مستويات أعلى من الامتثال البيئي (أبعد من RoHS إلى خالٍ من الهالوجين، وبصمة كربونية أقل) ودمج الميزات الذكية، على الرغم أن الأخيرة أكثر صلة بحزم LED عالية الطاقة أو القابلة للعنونة. يظل الطلب على الأداء المتسق، الذي يتيحه أنظمة التصنيف المتطورة كما هو الحال مع هذا المكون، أمرًا بالغ الأهمية للتطبيقات في الإلكترونيات الاستهلاكية، والعروض، ودواخل السيارات حيث تكون الجودة البصرية في المقام الأول.Application Restrictionssection stating that high-reliability applications such as automotive safety/security systems, medical equipment, military, and aerospace may require a different, more rigorously qualified product. The standard 42-21A is intended for commercial and industrial applications. For safety-critical uses, consult the manufacturer for products specifically designed and tested to meet the relevant industry standards (e.g., AEC-Q101 for automotive).

. Practical Application Example

Scenario: Designing a status indicator panel with 10 uniform blue LEDs.

1. Circuit Design:A 5V supply is available. Using the maximum V_Ffrom bin N14 (3.7V) and a target I_Fof 20 mA, calculate the series resistor: R = (V_supply- V_F) / I_F= (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 Ohms. The nearest standard value of 68 Ohms would result in I_F≈ 19.1 mA, which is safe and within spec. One resistor is needed per LED.
2. Component Selection:To ensure visual uniformity, specify tight bins. For example, order all LEDs from luminous intensity bin W1 (1120-1420 mcd) and dominant wavelength bin Z/X (465-470 nm). This minimizes brightness and color variation across the panel.
3. PCB Layout:Place the LEDs on a 0.1" grid. Use the recommended land pattern from the datasheet. Include a small thermal relief pad connected to a ground plane for heat dissipation. Clearly mark the cathode orientation on the silkscreen.
4. Assembly:Keep reels in sealed bags until ready for use. Follow the 260°C peak reflow profile. After assembly, avoid flexing the PCB near the LEDs.

. Operating Principle

The 42-21A LED is based on a semiconductor chip made from Indium Gallium Nitride (InGaN). When a forward voltage exceeding the diode's turn-on threshold is applied, electrons and holes are injected into the active region of the semiconductor. These charge carriers recombine, releasing energy in the form of photons (light). The specific composition of the InGaN alloy determines the bandgap energy, which in turn defines the wavelength (color) of the emitted light—in this case, blue. The light is emitted from the chip and is directed by an integrated reflector cup within the package to achieve the specified 20-degree viewing angle. The epoxy resin encapsulant protects the chip and wire bonds while also acting as a primary lens.

. Technology Trends

SMD LEDs like the 42-21A are part of a continuous trend toward miniaturization, increased efficiency, and enhanced reliability in solid-state lighting. Advances in epitaxial growth techniques for InGaN materials have steadily improved internal quantum efficiency, allowing for higher luminous output from smaller chips. Packaging technology has evolved to provide better thermal paths (e.g., exposed thermal pads) and more precise optical control. Furthermore, industry-wide drivers include the push for higher levels of environmental compliance (beyond RoHS to Halogen-Free, lower carbon footprint) and the integration of smart features, though the latter is more relevant for higher-power or addressable LED packages. The demand for consistent performance, enabled by sophisticated binning systems as seen with this component, remains critical for applications in consumer electronics, displays, and automotive interiors where visual quality is paramount.