ورقة بيانات LED SMD 15-11/BHC-ZL2N1QY/2T - أزرق - 1.6x0.8x0.6mm - 3.2V - 40mW - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 15-11/BHC-ZL2N1QY/2T مصباح LED أزرق صغير الحجم وسطحي التركيب، مُصمم 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. تجعل بصمته المصغرة وتصميمه المنخفض خيارًا مثاليًا للتطبيقات ذات المساحة المحدودة.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

تنبع المزايا الأساسية لهذا LED من عبوته السطحية (SMD). يتم توريده على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرة قطرها 7 بوصات، مما يضمن التوافق مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة (pick-and-place). هذا يقلل بشكل كبير من وقت التصنيع والتكلفة مقارنة بالمكونات ذات الثقوب. الجهاز مؤهل لعمليات اللحام القياسية بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري، متوافقًا مع تقنيات تجميع لوحات الدوائر المطبوعة السائدة.

تشمل ميزات المنتج الرئيسية الامتثال للمعايير البيئية والسلامة الرئيسية: فهو خالٍ من الرصاص، ويحتوي على حماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، ويلتزم بلائحة الاتحاد الأوروبي REACH، ويستوفي متطلبات الخلو من الهالوجين (Br<900 جزء في المليون، Cl<900 جزء في المليون، Br+Cl<1500 جزء في المليون). كما تم تصميم المنتج ليبقى ضمن المواصفات المتوافقة مع توجيه RoHS (تقييد المواد الخطرة).

يُمكّن الحجم الصغير (حوالي 1.6 مم × 0.8 مم × 0.6 مم) من توفير مساحة كبيرة على اللوحة، وكثافة تعبئة أعلى، وتقليل أبعاد المنتج النهائي. يدعم بناؤه خفيف الوزن استخدامه في التطبيقات المصغرة والمحمولة.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا LED الأزرق مناسب لمجموعة متنوعة من وظائف المؤشر والإضاءة الخلفية. تشمل مجالات التطبيق الشائعة: الإضاءة الخلفية لطبلون السيارات والمفاتيح، ومؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للأزرار في أجهزة الاتصالات مثل الهواتف وأجهزة الفاكس، والإضاءة الخلفية المسطحة لشاشات LCD، وإضاءة المفاتيح، والاستخدام العام كمؤشر حيث تكون هناك حاجة لإشارة زرقاء واضحة ومشرقة.

2. المواصفات الفنية والتفسير الموضوعي

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. يمكن أن يتسبب تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي في انهيار الوصلة.
• تيار الأمام المستمر (I_F):10 مللي أمبير. الحد الأقصى لتيار المستمر للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• تيار الأمام الذروي (I_FP):100 مللي أمبير (بدورة عمل 1/10، تردد 1 كيلوهرتز). هذا يسمح بنبضات قصيرة من تيار أعلى، مفيدة في الإرسال المتعدد أو الإشارات النبضية، ولكن يجب إدارة متوسط القدرة.
• تبديد القدرة (P_d):40 ملي واط. الحد الأقصى المسموح به لفقدان القدرة (V_F* I_F) عند درجة حرارة محيطة 25°مئوية. من الضروري تخفيض التصنيف عند درجات حرارة أعلى.
• تحمل التفريغ الكهروستاتيكي (HBM):2000 فولت. يوفر درجة من الحماية ضد التفريغ الكهروستاتيكي أثناء التعامل، ولكن لا يزال يُوصى باتباع بروتوكولات ESD المناسبة.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40°مئوية إلى +85°مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الوظيفي.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40°مئوية إلى +90°مئوية.
• درجة حرارة اللحام:ذروة ملف إعادة التدفق عند 260°مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ؛ اللحام اليدوي عند 350°مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية (Ta=25°مئوية، I_F=5mA)

تحدد هذه المعلمات الأداء النموذجي لـ LED تحت ظروف الاختبار القياسية.

• شدة الإضاءة (I_v):من 14.5 إلى 36.0 ملي كانديلا. يتم تصنيف الناتج الفعلي (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة (نموذجي). هذه الزاوية الواسعة للرؤية هي سمة تصميم عدسة LED، مما يوفر نمط إشعاع 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):من 465 إلى 475 نانومتر. هذا يحدد اللون المُدرك للضوء ويتم تصنيفه أيضًا.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):25 نانومتر (نموذجي). عرض الطيف المنبعث عند نصف أقصى شدة (FWHM).
• جهد الأمام (V_F):من 2.70 إلى 3.20 فولت. انخفاض الجهد عبر LED عند تيار الاختبار. يتم تصنيف هذه المعلمة ولها تسامح ±0.05 فولت داخل التصنيف.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى تصنيفات أداء. يستخدم 15-11/BHC-ZL2N1QY/2T نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد لشدة الإضاءة، والطول الموجي السائد، وجهد الأمام.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تعريف التصنيفات بالرموز L2، M1، M2، و N1، مع شدة دنيا تتراوح من 14.5 ملي كانديلا إلى 28.5 ملي كانديلا. يحدد رمز التصنيف في رقم الجزء (مثل 'N1' في ZL2N1QY) الحد الأدنى والأقصى المضمون للإخراج الضوئي. ينطبق تسامح ±11% على شدة الإضاءة.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد (اللون)

يتم تصنيف الطول الموجي إلى رمزين: 'X' (465-470 نانومتر) و 'Y' (470-475 نانومتر). يشير رقم الجزء إلى هذا التصنيف (مثل ZL2N1QY). تم تحديد تسامح ±1 نانومتر للطول الموجي السائد.

3.3 تصنيف جهد الأمام

يتم فرز جهد الأمام إلى خمسة تصنيفات مرمزة من 29 إلى 33، تتوافق مع نطاقات جهد من 2.70-2.80 فولت حتى 3.10-3.20 فولت. يشير رقم الجزء إلى هذا التصنيف (مثل ZL2N1QY). التسامح داخل التصنيف هو ±0.05 فولت.

4. تحليل منحنيات الأداء

على الرغم من عدم تفصيل منحنيات رسومية محددة في النص المقدم، فإن الخصائص الكهروضوئية النموذجية لمثل هذا LED ستشمل:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة الأسية بين تيار الأمام وجهد الأمام. يكون جهد الركبة عادةً حوالي 2.7-3.2 فولت لمصابيح LED الزرقاء من نوع InGaN.
• شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام:تزداد الشدة عمومًا بشكل خطي مع التيار في نطاق التشغيل العادي (حتى I_F)، ولكن قد تنخفض الكفاءة عند تيارات عالية جدًا بسبب التسخين.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:ينخفض ناتج الضوء عادةً مع زيادة درجة حرارة الوصلة. فهم هذا التخفيض في التصنيف أمر بالغ الأهمية للتصميمات التي تعمل في درجات حرارة محيطة عالية.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يوضح القدرة النسبية المنبعثة عبر الأطوال الموجية، متمركزة حول 468 نانومتر بعرض نصف أقصى (FWHM) يبلغ ~25 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يبلغ حجم جسم LED الاسمي 1.6 مم طولاً، و 0.8 مم عرضاً، و 0.6 مم ارتفاعاً. يحدد الرسم التفصيلي للعبوة الأبعاد والتسامحات الدقيقة (±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك) لجسم LED، وسادات اللحام، وموقع علامة الكاثود. يتم التعرف على الكاثود بواسطة علامة محددة على العبوة، وهو أمر بالغ الأهمية للتوجيه الصحيح للوحة الدوائر المطبوعة.

5.2 بصمة لوحة الدوائر المطبوعة الموصى بها

يجب استخدام تصميم نمط أرضي يستوعب أبعاد العبوة ويسمح بتكوين حشوة لحام مناسبة. يوفر الرسم الأبعادي في ورقة البيانات الأساس لإنشاء هذه البصمة في برنامج CAD للوحات الدوائر المطبوعة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف إعادة التدفق للحام

للتجميع الخالي من الرصاص، يتم توفير ملف إعادة تدفق موصى به: التسخين المسبق بين 150-200°مئوية لمدة 60-120 ثانية، الوقت فوق نقطة الانصهار (217°مئوية) لمدة 60-150 ثانية، مع ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260°مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. الحد الأقصى لمعدل التسخين هو 6°مئوية/ثانية، والحد الأقصى لمعدل التبريد هو 3°مئوية/ثانية. لا ينبغي إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب أن تكون درجة حرارة طرف مكواة اللحام أقل من 350°مئوية، ويجب ألا يتجاوز وقت التلامس لكل طرف 3 ثوانٍ. يُوصى باستخدام مكواة منخفضة الطاقة (<25 واط). يجب السماح بفترة تبريد لا تقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف لمنع الإجهاد الحراري.

6.3 التخزين وحساسية الرطوبة

يتم تعبئة المنتج في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف. لا يجب فتح الكيس حتى تكون المكونات جاهزة للاستخدام. بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED عند ≤ 30°مئوية و ≤ 60% رطوبة نسبية. "العمر الافتراضي" تحت هذه الظروف هو سنة واحدة. إذا تم تجاوز وقت التخزين أو أشار المجفف إلى امتصاص الرطوبة، فإنه يلزم معالجة بالخبز عند 60 ± 5°مئوية لمدة 24 ساعة قبل اللحام.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED في شريط حامل بارز بأبعاد محددة في ورقة البيانات. تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. يتم أيضًا توفير أبعاد البكرة لمعدات التعامل الآلي.

7.2 معلومات الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حرجة: رقم منتج العميل (CPN)، رقم جزء الشركة المصنعة (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، ورموز التصنيف المحددة لرتبة شدة الإضاءة (CAT)، ورتبة اللون/الطول الموجي السائد (HUE)، ورتبة جهد الأمام (REF)، جنبًا إلى جنب مع رقم الدفعة.

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تحديد التيار

هام:يجباستخدام مقاوم محدد للتيار أو محرك تيار ثابتعلى التوالي مع LED. لجهد الأمام معامل درجة حرارة سالب، مما يعني أنه ينخفض مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. بدون تحديد التيار، يمكن أن يؤدي هذا إلى هروب حراري وفشل سريع (احتراق). يتم حساب قيمة المقاوم باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F.

8.2 الإدارة الحرارية

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (40 ملي واط كحد أقصى)، إلا أن تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة المناسب يمكن أن يساعد في إدارة درجة حرارة الوصلة. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية متصلة بوسائد التبريد الخاصة بـ LED (إن وجدت) أو مسارات الأنود/الكاثود لتعمل كمشتت حراري، خاصة عند التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من التيار الأقصى.

8.3 التفريغ الكهروستاتيكي والتعامل

على الرغم من وجود حماية مدمجة من التفريغ الكهروستاتيكي، يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي القياسية (أساور المعصم، محطات العمل المؤرضة، الرغوة الموصلة) أثناء التعامل والتجميع لمنع التلف الكامن.

9. المقارنة الفنية والتمييز

تقدم عبوة 15-11 توازنًا بين التصغير وسهولة التعامل/التصنيع. مقارنة بمصابيح LED السطحية الأكبر حجمًا (مثل 3528، 5050)، فإنها توفر مساحة كبيرة على اللوحة. مقارنة بالعبوات الأصغر حجمًا على مستوى الشريحة (CSP)، فإنها عمومًا أسهل في التجميع والتفتيش وإعادة العمل باستخدام عمليات SMT القياسية. تميزها زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة عن مصابيح LED ذات زوايا حزمة أضيق المصممة للإضاءة المركزة.

10. الأسئلة المتكررة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بدون مقاوم على التوالي إذا كان جهد مصدر الطاقة 3.0 فولت؟

ج: لا. حتى لو كان جهد المصدر قريبًا من V_Fالنموذجي، فإن التباين في V_F(من تصنيف لآخر ومع درجة الحرارة) وتسامح جهد المصدر يجعل الاتصال المباشر محفوفًا بالمخاطر. هناك حاجة دائمًا لآلية تحديد التيار.

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي الذروي (λ_p) هو الطول الموجي الفيزيائي لأقصى انبعاث طيفي. الطول الموجي السائد (λ_d) هو الطول الموجي للضوء أحادي اللون الذي يطابق اللون المُدرك لـ LED. بالنسبة لمصابيح LED الزرقاء، غالبًا ما يكونان متقاربين جدًا.

س: كيف أفسر رقم الجزء '15-11/BHC-ZL2N1QY/2T'؟

ج: '15-11' هو رمز العبوة. 'BHC' يشير على الأرجح إلى اللون (أزرق) وخصائص أخرى. 'ZL2N1QY' يحتوي على رموز التصنيف: شدة الإضاءة (N1)، الطول الموجي السائد (Q)، وجهد الأمام (Y). قد يشير '2T' إلى التعبئة بالشريط.

11. مثال حالة استخدام في التصميم

السيناريو: إضاءة خلفية لوحة مفاتيح غشائية.يتم وضع عدة مصابيح LED زرقاء 15-11 خلف الرموز الشفافة على اللوحة. سيتضمن التصميم البسيط استخدام مصدر طاقة 5 فولت. لـ I_Fبقيمة 5 مللي أمبير و V_Fنموذجي بقيمة 3.0 فولت، تكون قيمة المقاوم على التوالي R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400 أوم. سيكون المقاوم القياسي 390 أوم أو 430 أوم مناسبًا. يمكن توصيل مصابيح LED على التوازي، كل منها بمقاومته الخاصة، لضمان سطوع موحد على الرغم من تباين V_F. تضمن زاوية الرؤية الواسعة إضاءة متساوية لمنطقة الرمز.

12. مبدأ التشغيل

يعتمد هذا LED على وصلة أشباه موصلات p-n مصنوعة من مواد InGaN. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج في الوصلة، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. في InGaN، يطلق هذا الاتحاد الطاقة بشكل أساسي في شكل فوتونات (ضوء) في المنطقة الزرقاء من الطيف المرئي. يتم تحديد الطول الموجي المحدد بواسطة طاقة فجوة النطاق لتركيب سبيكة InGaN.

13. اتجاهات التكنولوجيا

كان تطوير مصابيح LED زرقاء فعالة، الذي مكنته تقنية InGaN، إنجازًا أساسيًا في الإضاءة ذات الحالة الصلبة، مما أدى إلى إنشاء مصابيح LED بيضاء (عبر تحويل الفوسفور) وجائزة نوبل في الفيزياء عام 2014. تستمر الاتجاهات الحالية في مصابيح LED السطحية نحو كفاءة أعلى (مزيد من اللومن لكل واط)، وزيادة كثافة الطاقة في عبوات أصغر، وتحسين تجسيد الألوان، وتقليل تسامحات التصنيف لأداء متسق في التطبيقات المتطلبة مثل إضاءة خلفية الشاشات وإضاءة السيارات.