ورقة بيانات LED SMD 12-11 أزرق - الحجم 1.2x1.0x0.6 مم - الجهد 2.7-3.2 فولت - الطاقة 40 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 12-11/BHC-ZL1M2QY/2C مصباح LED أزرق صغيرًا جدًا مُصممًا للتثبيت السطحي، مُعد للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب تركيب مكونات بكثافة عالية. يستخدم هذا الجهاز تقنية أشباه الموصلات من نوع InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد) لإنتاج ضوء أزرق بطول موجي سائد نموذجي يبلغ 468 نانومتر. تكمن ميزته الأساسية في بصمته الصغيرة جدًا (حزمة 12-11)، والتي هي أصغر بكثير من مصابيح LED التقليدية ذات الأطراف، مما يتيح للمصممين تقليل حجم اللوحة الإجمالي وإنشاء منتجات نهائية أكثر إحكاما.

تشمل المزايا الأساسية لهذا المكون توافقه مع معدات التجميع الآلي القياسية (pick-and-place) وعمليات لحام الريفلو (Reflow) القياسية بالأشعة تحت الحمراء (IR) أو الطور البخاري. وهذا يجعله مناسبًا للإنتاج بكميات كبيرة. إنه جهاز أحادي اللون (أزرق) ويتم تصنيعه ليكون خاليًا من الرصاص، ومتوافقًا مع توجيهات الاتحاد الأوروبي RoHS وREACH، ويُلبي متطلبات الخلو من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). يجعل الحجم الصغير والوزن الخفيف منه مثاليًا للتطبيقات المحدودة المساحة والمحمولة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

قد يؤدي تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود إلى تلف دائم. يتم تحديد الحدود القصوى المطلقة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• الجهد العكسي (VR):5 فولت. يمكن أن يؤدي تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي إلى إتلاف وصلة أشباه الموصلات في LED.
• تيار التشغيل الأمامي المستمر (IF):10 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الذي يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• تيار التشغيل الأمامي الذروي (IFP):100 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلو هرتز. وهذا أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب ومضات عالية الكثافة وقصيرة المدة.
• تبديد الطاقة (Pd):40 ميلي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة، وتحسب كحاصل ضرب جهد التشغيل الأمامي (VF) في تيار التشغيل الأمامي (IF).
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):2000 فولت. يشير هذا التصنيف إلى حساسية LED للكهرباء الساكنة؛ إجراءات التعامل الصحيحة مع ESD إلزامية.
• درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام (Tsol):للحام الريفلو، يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. للحام اليدوي، يجب أن تكون درجة حرارة طرف المكواة أقل من 350 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس الأداء النموذجي عند Ta=25 درجة مئوية مع تيار تشغيل أمامي (IF) قدره 5 مللي أمبير، وهي حالة الاختبار القياسية.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من حد أدنى 11.5 مللي كانديلا إلى حد أقصى 28.5 مللي كانديلا. يتم تحديد القيمة المحددة بواسطة رمز التصنيف (L1, L2, M1, M2). التسامح هو ±11%.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):120 درجة. تجعل زاوية الرؤية الواسعة هذه LED مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة أو وضوح الرؤية من زوايا متعددة.
• الطول الموجي الذروي (λp):عادة 468 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 465.0 نانومتر إلى 475.0 نانومتر، مُصنف إلى رموز X (465-470 نانومتر) و Y (470-475 نانومتر). التسامح هو ±1 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تدركه العين البشرية.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):عادة 25 نانومتر. هذا يُحدد عرض الطيف المنبعث عند نصف شدته القصوى (العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى - FWHM).
• جهد التشغيل الأمامي (VF):يتراوح من 2.7 فولت إلى 3.2 فولت عند IF=5mA، مُصنف إلى رموز من 29 إلى 33. التسامح هو ±0.05 فولت. هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز (تصنيف) مصابيح LED بناءً على المعلمات البصرية والكهربائية الرئيسية. وهذا يسمح للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات التطبيق المحددة للسطوع واللون.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED إلى أربع فئات بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 5 مللي أمبير:

- L1:11.5 - 14.5 مللي كانديلا

- L2:14.5 - 18.0 مللي كانديلا

- M1:18.0 - 22.5 مللي كانديلا

- M2:22.5 - 28.5 مللي كانديلا

يشير رمز المنتج "M2" في "BHC-ZL1M2QY/2C" إلى أن هذا الجهاز ينتمي إلى فئة شدة الإضاءة M2.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم فرز مصابيح LED إلى فئتين للطول الموجي للتحكم في درجة اللون الأزرق:

- X:465 - 470 نانومتر (طول موجي أقصر، أزرق بنفسجي قليلاً)

- Y:470 - 475 نانومتر (طول موجي أطول، أزرق سماوي قليلاً)

يشير رمز المنتج "QY" إلى أن هذا الجهاز ينتمي إلى فئة الطول الموجي Y.

3.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم أيضًا تصنيف مصابيح LED حسب انخفاض جهد التشغيل الأمامي للمساعدة في تصميم الدائرة، خاصة للوصلات المتوازية أو إدارة الطاقة الدقيقة:

- 29:2.70 - 2.80 فولت

- 30:2.80 - 2.90 فولت

- 31:2.90 - 3.00 فولت

- 32:3.00 - 3.10 فولت

- 33:3.10 - 3.20 فولت

من المحتمل أن يتوافق "2C" في رقم القطعة مع فئة جهد محددة، على الرغم من أنه يجب تأكيد التعيين الدقيق من خلال دليل رموز التصنيف التفصيلي للشركة المصنعة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما تشير ملف PDF إلى منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية، لم يتم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص. بناءً على سلوك LED القياسي، يتم عادةً تحليل المنحنيات التالية:

• منحنى التيار مقابل الجهد (I-V):يوضح العلاقة الأسية بين تيار التشغيل الأمامي وجهد التشغيل الأمامي. سيكون للمنحنى جهد تشغيل حوالي 2.7 فولت ومنحدر حاد نسبيًا في منطقة التشغيل، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى تنظيم التيار.
• شدة الإضاءة مقابل تيار التشغيل الأمامي (Iv-IF):يكون هذا المنحنى خطيًا بشكل عام عند التيارات المنخفضة ولكنه قد يُظهر تشبعًا أو انخفاضًا في الكفاءة عند التيارات الأعلى، مما يؤكد على أهمية التشغيل ضمن الحد المحدد البالغ 10 مللي أمبير.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة (Iv-Ta):ينخفض إخراج ضوء LED عادةً مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. فهم هذا التخفيض في التصنيف أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يُظهر ذروة عند ~468 نانومتر وعرض FWHM يبلغ ~25 نانومتر، مما يؤكد إخراج اللون الأزرق أحادي اللون.

5. المعلومات الميكانيكية وعبوة التغليف

5.1 أبعاد العبوة

يحتوي LED SMD 12-11 على عبوة مستطيلة مدمجة. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر، تسامح ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك):

- طول العبوة: حوالي 1.2 مم (مُستنتج من تسمية "12-11").

- عرض العبوة: حوالي 1.0 مم.

- ارتفاع العبوة: حوالي 0.6 مم.

- تم تصميم أبعاد وسُمك وسادات القطب والتباعد بينهما لتشكيل وصلة لحام موثوقة. يتم تمييز الكاثود لتحديد القطبية، وهو أمر ضروري للتوجيه الصحيح أثناء التجميع.

5.2 تحديد القطبية

توجد علامة كاثود واضحة على العبوة. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء تخطيط وتجميع لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) لضمان الوظيفة الصحيحة ومنع التلف الناتج عن الانحياز العكسي.

6. دليل اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف لحام الريفلو

يتوافق الجهاز مع عمليات لحام الريفلو الخالية من الرصاص. ملف تعريف درجة الحرارة الموصى به أمر بالغ الأهمية لمنع التلف الحراري:

- التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية.

- معدل الصعود:بحد أقصى 3 درجات مئوية/ثانية حتى درجة الحرارة القصوى.

- الوقت فوق درجة حرارة السيولة (217 درجة مئوية):60-150 ثانية.

- درجة الحرارة القصوى:بحد أقصى 260 درجة مئوية.

- الوقت ضمن 5 درجات مئوية من القمة:بحد أقصى 10 ثوانٍ.

- الوقت فوق 255 درجة مئوية:بحد أقصى 30 ثانية.

- معدل التبريد:بحد أقصى 6 درجات مئوية/ثانية.

يجب عدم إجراء لحام الريفلو أكثر من مرتين على نفس الجهاز.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد:

- استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف أقل من 350 درجة مئوية.

- قلل وقت التلامس إلى أقصى حد 3 ثوانٍ لكل طرف.

- استخدم مكواة بقدرة تصنيفية 25 واط أو أقل.

- اترك فاصلًا زمنيًا لا يقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف لإدارة مدخلات الحرارة.

- تجنب تطبيق إجهاد ميكانيكي على جسم LED أثناء اللحام أو بعده.

6.3 التخزين وحساسية الرطوبة

يتم تغليف مصابيح LED في أكياس حاجزة مقاومة للرطوبة مع مجفف لمنع امتصاص الرطوبة، مما قد يسبب ظاهرة "الفرقعة" (popcorning) أثناء الريفلو.

- قبل الفتح:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية (RH).

- بعد الفتح:"عمر الأرضية" (الوقت المسموح به خارج الكيس) هو سنة واحدة عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. يجب إعادة إغلاق المكونات غير المستخدمة في كيس مقاوم للرطوبة.

- التجفيف (البيكينج):إذا أظهر مؤشر المجفف امتصاص الرطوبة أو تم تجاوز وقت التخزين، فقم بتجفيف مصابيح LED عند 60 ±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

7. معلومات التغليف والطلب

يتم توريد مصابيح LED على شريط ناقل بارز للتجميع الآلي.

- عرض الشريط:8 مم.

- حجم البكرة:قطر 7 بوصات.

- الكمية لكل بكرة:2000 قطعة.

يتضمن ملصق البكرة معلومات حاسمة: رقم جزء العميل (CPN)، رقم جزء الشركة المصنعة (P/N)، الكمية (QTY)، ورموز التصنيف لشدة الإضاءة (CAT)، والطول الموجي السائد (HUE)، وجهد التشغيل الأمامي (REF).

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:مثالي للإضاءة الخلفية للمؤشرات، والمفاتيح، والرموز، وشاشات LCD الصغيرة في الإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات عدادات السيارات، ولوحات التحكم الصناعية.
• مؤشرات الحالة:مثالي لمؤشرات الطاقة، أو الاتصال، أو حالة الوظيفة في معدات الاتصالات (الهواتف، والفاكسات)، وملحقات الكمبيوتر، وأجهزة الشبكات.
• الإضاءة العامة:مناسب لأي تطبيق يتطلب مصدر ضوء أزرق مدمجًا وموثوقًا به ومنخفض الطاقة.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:مقاوم تحديد التيار الخارجي هوإلزامي تمامًا. يتمتع جهد التشغيل الأمامي لـ LED بمعامل درجة حرارة سالب، مما يعني أنه ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة. بدون المقاوم، يمكن أن تؤدي زيادة صغيرة في الجهد إلى زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار (الهروب الحراري). يمكن حساب قيمة المقاوم باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - VF) / IF.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن الطاقة منخفضة، تأكد من أن تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) لا يحبس الحرارة حول LED، خاصة إذا تم استخدام عدة مصابيح LED معًا عن قرب أو إذا كانت درجة الحرارة المحيطة مرتفعة.
• حماية ESD:نفذ إجراءات حماية ESD في عملية التعامل والتجميع، حيث أن الجهاز مصنف بـ 2000 فولت HBM.
• الإصلاح:تجنب إصلاح مصابيح LED الملحومة. إذا كان ذلك ضروريًا تمامًا، فاستخدم مكواة لحام مزدوجة الرأس لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد ورفع المكون دون لف، مما قد يتلف الروابط الداخلية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يكمن التمييز الأساسي لـ LED 12-11 في حجم عبوته. مقارنة بمصابيح LED SMD الأكبر حجمًا (مثل 3528، 5050) أو مصابيح LED ذات الثقب، فإنه يوفر تقليلًا كبيرًا في البصمة والارتفاع، مما يتيح التصغير الفائق. مقارنة بمصابيح LED أخرى بحجم 1206، فإن تصنيفه المحدد للشدة (M2)، والطول الموجي (Y)، والجهد يوفر أداءً يمكن التنبؤ به للمصممين الذين يحتاجون إلى الاتساق. كما أن امتثاله للمعايير البيئية الحديثة (RoHS، REACH، الخالي من الهالوجين) يمثل أيضًا ميزة رئيسية للمنتجات التي تستهدف الأسواق العالمية.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س: لماذا مقاوم تحديد التيار ضروري؟

ج: مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار، وليس بالجهد. خاصية I-V الخاصة بها أسية. يحدد المقاوم المتسلسل تيار تشغيل ثابت، مما يمنع الهروب الحراري ويضمن تشغيلًا مستقرًا وطويل الأمد ضمن الحدود المحددة.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من مصدر طاقة منطقي 3.3 فولت أو 5 فولت؟

ج: لا. يجب عليك دائمًا استخدام مقاوم متسلسل. لمصدر طاقة 3.3 فولت وتيار مستهدف 5 مللي أمبير مع VF قدره 3.0 فولت، سيكون المقاوم R = (3.3V - 3.0V) / 0.005A = 60 أوم. استخدم دائمًا أقصى VF من فئة التصنيف لحساب قيمة المقاوم في أسوأ الحالات.

س: ماذا يعني "12-11" في اسم القطعة؟

ج: يشير عادةً إلى أبعاد العبوة بأعشار المليمتر: طول 1.2 مم وعرض 1.0 مم. الارتفاع هو معلمة منفصلة.

س: كيف أفسر رموز التصنيف على ملصق البكرة؟

ج: تتوافق رموز CAT و HUE و REF مع فئات شدة الإضاءة، والطول الموجي السائد، وجهد التشغيل الأمامي الموضحة في الأقسام 3.1 و 3.2 و 3.3. تضمن هذه حصولك على مصابيح LED ذات خصائص الأداء المحددة التي طلبتها.

11. حالة تصميم عملية

السيناريو:تصميم مؤشر حالة مدمج لجهاز USB. يعمل الجهاز على طاقة USB 5 فولت ويتطلب مؤشرًا أزرقًا مرئيًا بوضوح.

خطوات التصميم:

1. اختيار المكون:اختر LED 12-11/BHC-ZL1M2QY/2C لحجمه الصغير وإخراجه الأزرق الساطع (فئة M2).

2. ضبط التيار:قرر تيار التشغيل. لمؤشر حالة، يوفر 5 مللي أمبير (حالة الاختبار) وضوحًا جيدًا بدون استهلاك طاقة مفرط.

3. حساب المقاوم:استخدم أقصى VF من فئة الجهد (مثل 3.2 فولت للفئة 33) لتصميم قوي. R = (5.0V - 3.2V) / 0.005A = 360 أوم. أقرب قيمة قياسية هي 360Ω أو 390Ω. استخدام 390Ω يعطي تيارًا أقل قليلاً وآمنًا: I = (5.0V - 3.2V) / 390Ω ≈ 4.6 مللي أمبير.

4. تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB):ضع بصمة المقاوم 1206 بجوار وسادة الأنود الخاصة بـ LED. تأكد من توجيه وسادة الكاثود بشكل صحيح إلى علامة الكاثود على لوحة الدوائر المطبوعة.

5. التجميع:اتبع ملف تعريف لحام الريفلو في القسم 6.1. يسمح الحجم الصغير بوضعه بالقرب جدًا من المكونات الأخرى، مما يوفر مساحة على اللوحة.

12. مبدأ التشغيل

هذا LED هو جهاز فوتوني أشباه الموصلات. يعتمد على بنية غير متجانسة من InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد). عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد تشغيل الصمام الثنائي (~2.7 فولت)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من طبقات أشباه الموصلات من النوع n والنوع p على التوالي. تعيد هذه حاملات الشحن الاتحاد بإشعاع، مما يطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الضوء الأزرق بذروة حوالي 468 نانومتر. يحمي مغلف الراتنج الشفاف رقاقة أشباه الموصلات ويعمل كعدسة، مشكلاً زاوية الرؤية البالغة 120 درجة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتبع تطوير مصابيح LED SMD مثل عبوة 12-11 اتجاهات أوسع في الإلكترونيات: التصغير، وزيادة الكفاءة، وتعزيز الموثوقية. كان استخدام تقنية InGaN لمصابيح LED الزرقاء إنجازًا أساسيًا في الإضاءة ذات الحالة الصلبة، مما مكّن من إنشاء مصابيح LED بيضاء (عبر تحويل الفوسفور) وشاشات ملونة كاملة. تشمل الاتجاهات الحالية في الصناعة السعي لتحقيق كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل واط)، وتحسين اتساق اللون من خلال تصنيف أكثر إحكامًا، وتطوير أشكال عبوات جديدة للتطبيقات المتخصصة مثل شاشات mini-LED و micro-LED. يعكس الامتثال البيئي (الخالي من الرصاص، الخالي من الهالوجين) المذكور في ورقة البيانات هذه التحول الصناعي الواسع نحو عمليات تصنيع أكثر استدامة.

14. إخلاء مسؤولية قيود التطبيق

تم تصميم هذا المنتج للتطبيقات التجارية والصناعية العامة. لم يتم تصميمه أو تأهيله خصيصًا للتطبيقات عالية الموثوقية حيث قد يؤدي الفشل إلى إصابة شخصية، أو فقدان الحياة، أو أضرار مادية كبيرة. تشمل هذه التطبيقات، على سبيل المثال لا الحصر:

- الأنظمة العسكرية والفضائية (مثل ضوابط الطيران).

- أنظمة السلامة والأمان للسيارات (مثل ضوابط الوسائد الهوائية، وأنظمة الفرامل).

- المعدات الطبية الداعمة للحياة أو الحرجة للحياة.

لاستخدامه في هذه التطبيقات أو أي تطبيق آخر خارج المواصفات المنشورة، فإن التشاور مع الشركة المصنعة للمكون أمر ضروري لتحديد ما إذا كان هناك منتج مختلف ومؤهل خصيصًا مطلوبًا.