ورقة بيانات LED SMD 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T - 1.6x0.8mm - 3.2V - 110mW - أزرق - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يعد 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED) من نوع جهاز السطح المثبت (SMD) يستخدم شريحة أشباه موصلات زرقاء من نوع إنغان (InGaN). تم تصميم هذا المكون للتجميعات الإلكترونية الحديثة عالية الكثافة حيث تكون المساحة والوزن قيودًا حرجة. تكمن قيمته الأساسية في تمكين تصغير المنتجات النهائية مع الحفاظ على أداء بصري موثوق.

يتم تعبئة LED على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرة قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي "اختيار ووضع". يبسط هذا التوافق عمليات التصنيع ذات الأحجام الكبيرة. تم تصنيع الجهاز من مواد خالية من الرصاص ويتوافق مع توجيه الاتحاد الأوروبي لتقييد المواد الخطرة (RoHS)، ولائحة تسجيل وتقييم وترخيص وتقييد المواد الكيميائية (REACH)، ومعايير المواد الخالية من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). وهو مؤهل للاستخدام مع عمليات لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

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 ويجب تجنبها في تصميم الدائرة.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الاتجاه المتحيز عكسيًا يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الموصى به للتشغيل الموثوق طويل الأمد.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير. هذا التقييم للتيار النبضي (بدورة عمل 1/10، 1 كيلوهرتز) مخصص للحالات العابرة القصيرة، وليس للتشغيل المستمر.
• تبديد الطاقة (P_d):110 ملي واط. هذا هو الحد الأقصى المسموح به لفقدان الطاقة (V_F* I_F) داخل الجهاز عند درجة حرارة محيطة 25°مئوية. من الضروري تخفيض التقييم عند درجات حرارة أعلى.
• مقاومة التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):150 فولت (نموذج جسم الإنسان). إجراءات التعامل الصحيحة مع ESD ضرورية أثناء التجميع والتعامل.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40°مئوية إلى +85°مئوية. الجهاز يعمل عبر هذا النطاق الواسع لدرجات الحرارة الصناعية.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40°مئوية إلى +90°مئوية.
• درجة حرارة اللحام (T_sol):يمكن للحزمة تحمل لحام الريفلو بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260°مئوية لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ، أو اللحام اليدوي عند 350°مئوية لمدة تصل إلى 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عادةً عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25°مئوية وتيار أمامي (I_F) يبلغ 5 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. وهي تحدد أداء الضوء الأساسي والأداء الكهربائي.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من حد أدنى 11.5 مللي كانديلا إلى حد أقصى 28.5 مللي كانديلا. تقع القيمة النموذجية ضمن هذا النطاق. ينطبق تسامح ±11%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):حوالي 120 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف شدة الذروة المقاسة عند 0 درجة (على المحور).
• الطول الموجي الذروي (λ_p):عادة 468 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تصل فيه توزيع القدرة الطيفية إلى أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):يتراوح من 465 نانومتر إلى 475 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون. ينطبق تسامح ±1 نانومتر.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):عادة 25 نانومتر. هذا هو العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) لطيف الانبعاث، مما يشير إلى نقاء اللون.
• الجهد الأمامي (V_F):يتراوح من 2.7 فولت إلى 3.2 فولت عند I_F= 5 مللي أمبير. ينطبق تسامح ±0.05 فولت. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند توصيل التيار.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 50 ميكرو أمبير عند تطبيق تحيز عكسي 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء بناءً على معلمات رئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار أجزاء تلبي متطلبات تطبيقية محددة.

3.1 فئات شدة الإضاءة

تم تصنيفها عند I_F= 5 مللي أمبير. تمثل الرموز L1، L2، M1، M2 مستويات متزايدة من إخراج الضوء.

• = 5 مللي أمبير. يحدد الدرجة الدقيقة للون الأزرق.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

3.2 فئات الطول الموجي السائد

تم تصنيفها عند I_F= 5 mA. Defines the precise shade of blue.

• X:465 – 470 نانومتر
• Y:470 – 475 نانومتر

3.3 فئات الجهد الأمامي

تم تصنيفها عند I_F= 5 مللي أمبير. مهم لتصميم دوائر تحديد التيار وإدارة استهلاك الطاقة.

• 29:2.7 – 2.8 فولت
• 30:2.8 – 2.9 فولت
• 31:2.9 – 3.0 فولت
• 32:3.0 – 3.1 فولت
• 33:3.1 – 3.2 فولت

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة تم قياسها عند T_a=25°مئوية، مما يوفر نظرة ثاقبة للأداء تحت ظروف مختلفة.

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

يُظهر هذا المنحنى العلاقة الأسية بين التيار والجهد. يمكن تحديد نقطة التشغيل لتيار معين (مثل 5 مللي أمبير، 20 مللي أمبير) من هذا الرسم البياني، وهو أمر بالغ الأهمية لاختيار مقاوم محدد للتيار أو دائرة قيادة مناسبة.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يزداد إخراج الضوء مع زيادة التيار الأمامي، لكن العلاقة ليست خطية تمامًا، خاصة عند التيارات الأعلى. يساعد هذا الرسم البياني المصممين على فهم المقايضة في الكفاءة عند تشغيل LED بمستويات تيار مختلفة.

4.3 شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة

ينخفض إخراج ضوء LED مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. هذا المنحنى لتخفيض التقييم حرج للتطبيقات التي تعمل في درجات حرارة محيطة مرتفعة. يُظهر انخفاض شدة الإضاءة النسبية مع زيادة درجة الحرارة من -40°مئوية إلى +100°مئوية.

4.4 منحنى تخفيض التيار الأمامي

مرتبط مباشرة بحد تبديد الطاقة، يحدد هذا المنحنى أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. لمنع ارتفاع درجة الحرارة وضمان طول العمر، يجب تقليل تيار التشغيل عند العمل فوق 25°مئوية.

4.5 توزيع الطيف

يعرض هذا الرسم القدرة الضوئية النسبية المنبعثة عبر طيف الأطوال الموجية، متمركزًا حول الطول الموجي الذروي ~468 نانومتر بعرض نطاق مميز. يؤكد انبعاث اللون الأزرق.

4.6 نمط الإشعاع

رسم قطري يوضح التوزيع المكاني لشدة الضوء. يتم تأكيد زاوية الرؤية البالغة 120 درجة بصريًا بواسطة هذا النمط، مما يوضح كيفية انبعاث الضوء في توزيع واسع يشبه لامبرتيان.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالحزمة

5.1 أبعاد الحزمة

يتوافق LED مع بصمة مصباح LED رقاقة قياسية 1608 (1.6 مم × 0.8 مم). تشمل الأبعاد الرئيسية الطول الإجمالي، والعرض، والارتفاع، وكذلك تباعد وسادة القطب وحجمها. جميع التسامحات هي عادة ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم توفير نمط أرضية مقترح (بصمة) لتصميم PCB كمرجع، على الرغم من نصح المصممين بتخصيصه بناءً على عملية التجميع المحددة ومتطلبات الموثوقية الخاصة بهم.

5.2 تحديد القطبية

يتم عادةً تمييز الكاثود بلون أخضر أو مؤشر مرئي آخر على الحزمة نفسها. يجب الرجوع إلى ورقة البيانات لمخطط الترميز الدقيق. القطبية الصحيحة ضرورية لتشغيل الدائرة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام الريفلو

تم تحديد ملف تعريف درجة حرارة ريفلو خالٍ من الرصاص:

• التسخين المسبق:150–200°مئوية لمدة 60–120 ثانية.
• الوقت فوق السائل (TAL):60–150 ثانية فوق 217°مئوية.
• درجة الحرارة الذروية:حد أقصى 260°مئوية، يتم الاحتفاظ بها لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.
• معدل التسخين:حد أقصى 6°مئوية/ثانية حتى 255°مئوية.
• معدل التبريد:حد أقصى 3°مئوية/ثانية.
• حد الريفلو:يجب ألا يخضع التجميع للحم الريفلو أكثر من مرتين.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب الحفاظ على درجة حرارة طرف المكواة أقل من 350°مئوية، ويجب ألا يتجاوز وقت التلامس لكل طرف 3 ثوانٍ. يوصى باستخدام مكواة منخفضة الطاقة (≤25 واط). يجب السماح بفترة تبريد لا تقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف لمنع الصدمة الحرارية.

6.3 التخزين وحساسية الرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف.

• قبل الفتح:قم بالتخزين عند ≤30°مئوية و ≤90% رطوبة نسبية (RH).
• بعد الفتح:"عمر الأرضية" هو سنة واحدة تحت ظروف ≤30°مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. يجب إعادة إغلاق الأجهزة غير المستخدمة في عبوة مقاومة للرطوبة.
• التجفيف بالفرن:إذا تغير لون مؤشر المجفف أو تم تجاوز وقت التخزين، فإنه يلزم معالجة تجفيف بدرجة 60 ±5°مئوية لمدة 24 ساعة قبل الريفلو لمنع "ظاهرة الفشار" (تشقق الحزمة بسبب ضغط البخار).

6.4 احتياطات حرجة

• تحديد التيار:مقاوم محدد للتيار خارجي أو مشغل تيار ثابت إلزامي. تعني الخاصية الأسية I-V لـ LED أن تغييرًا صغيرًا في الجهد يسبب تغييرًا كبيرًا في التيار، مما قد يؤدي إلى فشل فوري.
• الإجهاد الميكانيكي:تجنب تطبيق إجهاد على جسم LED أثناء اللحام أو في التجميع النهائي. لا تشوه PCB بعد اللحام.
• الإصلاح:لا يوصى بالإصلاح بعد اللحام. إذا كان لا مفر منه، فيجب استخدام مكواة لحام مزدوجة الرأس متخصصة لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد، مما يمنع الإجهاد الميكانيكي على وصلات اللحام. يجب تقييم تأثير ذلك على خصائص LED مسبقًا.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات على شريط حامل بارز بعرض 8 مم. يتم لف الشريط على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة (POS). يتم توفير أبعاد مفصلة للشريط الحامل، بما في ذلك تباعد الجيوب وحجم محور البكرة.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة رموز رئيسية:

• CPN:رقم جزء العميل (اختياري).
• P/N:رقم الجزء الكامل للشركة المصنعة (مثل 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T).
• QTY:كمية التعبئة على البكرة.
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (مثل L1، M2).
• HUE:رتبة اللونية/الطول الموجي السائد (مثل X، Y).
• REF:رتبة الجهد الأمامي (مثل 30، 32).
• LOT No:رقم دفعة التصنيع القابل للتتبع.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:مثالي للإضاءة الخلفية للمؤشرات، والمفاتيح، والرموز، وشاشات LCD الصغيرة في لوحات قيادة السيارات، والإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية.
• مؤشرات الحالة:مثالي لمؤشرات الطاقة، أو الاتصال، أو حالة الوظيفة في معدات الاتصالات (الهواتف، والفاكسات)، وأجهزة الشبكات، وملحقات الكمبيوتر.
• إضاءة للأغراض العامة:مناسب لأي تطبيق يتطلب ضوء مؤشر أزرق مدمج، موثوق، ومنخفض الطاقة.

8.2 اعتبارات التصميم

• تصميم الدائرة:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو مشغل تيار ثابت. احسب قيمة المقاوم باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F، حيث يجب اختيار V_Fمن قيمة الفئة القصوى (مثل 3.2 فولت) لتصميم متحفظ.
• إدارة الحرارة:للتشغيل المستمر في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار، فكر في تخطيط PCB للمساعدة في تبديد الحرارة. استخدم منحنيات تخفيض التقييم لاختيار تيار تشغيل آمن.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية 120 درجة وضوحًا واسعًا. للضوء المركز، قد تكون هناك حاجة إلى عدسة خارجية. حزمة الراتنج الشفافة بالماء مناسبة للتطبيقات التي يكون فيها لون الشريحة مقبولاً.

9. المقارنة التقنية والتمييز

الميزة الأساسية لمصباح LED بحزمة 1608 هذا مقارنة بمصابيح LED ذات الأطراف الأكبر هي تصغيره الشديد، مما يتيح كثافة تعبئة أعلى على لوحات PCB وفي النهاية منتجات نهائية أصغر. مقارنة بحزم SMD الأخرى، تقدم 1608 توازنًا جيدًا بين الحجم وسهولة التعامل أثناء التجميع. يجعله امتثاله للوائح البيئية الحديثة (RoHS، خالي من الهالوجين) مناسبًا للأسواق العالمية ذات القيود الصارمة على المواد. يوفر هيكل التصنيف المحدد أداءً يمكن التنبؤ به للمصممين، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب لونًا وسطوعًا متسقين عبر وحدات متعددة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

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

باستخدام أقصى V_Fبقيمة 3.2 فولت و I_Fهدف بقيمة 5 مللي أمبير: R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360 Ω. ستوفر القيمة القياسية الأعلى الأقرب (مثل 390 Ω) تيارًا أكثر أمانًا قليلاً بقيمة ~4.6 مللي أمبير.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟

نعم، التقييم الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 25 مللي أمبير. ومع ذلك، يجب عليك الرجوع إلى منحنى تخفيض التقييم إذا تجاوزت درجة الحرارة المحيطة 25°مئوية. عند 85°مئوية، يكون الحد الأقصى المسموح به للتيار أقل بكثير. أيضًا، سيؤدي التشغيل عند 20 مللي أمبير إلى إنتاج إخراج ضوء أعلى ولكنه سيقلل الكفاءة ويزيد من درجة حرارة الوصلة.

10.3 ماذا يعني لون الراتنج "الشفاف بالماء"؟

يعني أن الإيبوكسي المغلف لشريحة أشباه الموصلات شفاف، وليس منتشرًا أو ملونًا. هذا يسمح برؤية اللون الحقيقي للشريحة الزرقاء من نوع إنغان مباشرة، مما يؤدي إلى نقطة لون أكثر تشبعًا ولكن قد يجعل الشريحة الصغيرة نفسها مرئية.

10.4 لماذا تعتبر معلومات التخزين والتجفيف مهمة جدًا؟

يمكن لحزم البلاستيك SMD امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام الريفلو عالية الحرارة، يمكن أن تتحول هذه الرطوبة المحتبسة بسرعة إلى بخار، مما يسبب انفصالًا داخليًا أو تشققًا ("ظاهرة الفشار")، مما يدمر الجهاز. يزيل التجفيف الموصى به هذه الرطوبة.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات متعددة لجهاز طبي محمول.يتطلب الجهاز عدة مصابيح LED زرقاء للحالة ("التشغيل")