SMD LED 19-21 Blue Datasheet - الأبعاد 2.0x1.25x0.8mm - الجهد 2.7-3.7V - الطاقة 75mW - وثيقة تقنية باللغة الإنجليزية

نظرة عامة على المنتج

صمام ثنائي باعث للضوء 19-21 SMD هو جهاز مضغوط للتركيب السطحي، مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب حلول إضاءة خلفية أو إشارية موثوقة. تكمن ميزته الأساسية في بصمته الأصغر بكثير مقارنة بصمامات LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح كثافة تعبئة أعلى للمكونات على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs). تساهم هذه التصغيرات مباشرة في تصميمات منتجات نهائية أصغر، وتقليل متطلبات التخزين للمكونات، وتوفير عام في الوزن، مما يجعله مثالياً للأجهزة المحمولة والمقيدة بالمساحة.

The device is constructed using an InGaN (Indium Gallium Nitride) semiconductor chip, which emits blue light. The encapsulation is a water-clear resin, allowing for maximum light output. It is a mono-color type, supplied on 8mm tape mounted on 7-inch diameter reels for compatibility with high-speed automated pick-and-place assembly equipment. The product is fully compliant with lead-free (Pb-free) soldering processes, including infrared and vapor phase reflow. Furthermore, it adheres to key environmental and safety standards: it is within RoHS (Restriction of Hazardous Substances) compliant versions, complies with EU REACH regulations, and is Halogen-Free (with Bromine <900 ppm, Chlorine <900 ppm, and their sum <1500 ppm).

الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث ضرر دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الظروف.

• Reverse Voltage (V_R): 5V. تجاوز هذا الجهد في حالة الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي (I_F): 20 مللي أمبير (مستمر). هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP): 40 مللي أمبير، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز).
• تبديد الطاقة (P_d): 75 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها دون تجاوز حدودها الحرارية.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD): تصنيف نموذج جسم الإنسان (HBM) يصل إلى 150 فولت. احتياطات التعامل الصحيحة مع التفريغ الكهروستاتيكي ضرورية أثناء التجميع.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr): من -40°C إلى +85°C. الجهاز يعمل ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• درجة حرارة التخزين (T_stg): -40°C إلى +90°C.
• درجة حرارة اللحام (T_سول): ذروة منحنى إعادة التدفق عند 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف مكواة اللحام اليدوية 350 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في ظروف اختبار قياسية بدرجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25 درجة مئوية وتيار أمامي (I_F) قدره 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. وهي تحدد ناتج الضوء الأساسي والأداء الكهربائي.

• شدة الإضاءة (I_v): تتراوح من حد أدنى 72.0 مللي شمعة إلى حد أقصى 180.0 مللي شمعة. تقع القيمة النموذجية ضمن نطاق التصنيف هذا (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ)_1/2): حوالي 100 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف قيمتها القصوى.
• الطول الموجي القياسي (λ_p): عادةً 468 نانومتر (نانومتر). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه الانبعاث الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d): يتراوح من 465.0 نانومتر إلى 475.0 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ): عادةً 25 نانومتر. يقيس هذا عرض الطيف المنبعث عند نصف شدته القصوى.
• الجهد الأمامي (V_F): يتراوح من 2.70 فولت إلى 3.70 فولت عند 20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي الباعث للضوء أثناء التشغيل.
• التيار العكسي (I_R): حد أقصى 50 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي قدره 5 فولت. الجهاز غير مصمم للعمل في انحياز عكسي.

ملاحظات هامة: يتم تحديد التفاوتات على النحو التالي: ±11% للشدة الضوئية، ±1 نانومتر للطول الموجي السائد، و±0.1 فولت لجهد الأمام. حالة الجهد العكسي 5V مخصصة لاختبار I_R فقط.

3. شرح نظام Binning

لضمان اتساق اللون والسطوع في التطبيقات الإنتاجية، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معايير رئيسية. وهذا يسمح للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات التطبيق المحددة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

تم تجميعها في I_F = 20mA. تشير الرموز إلى مستويات سطوع تصاعدية.

• Q1: 72.0 – 90.0 mcd
• الربع الثاني: 90.0 – 112.0 mcd
• R1: 112.0 – 140.0 mcd
• R2: 140.0 – 180.0 mcd

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

تم تجميعها في I_F = 20mA. يحدد الدرجة الدقيقة للون الأزرق.

• X: 465.0 – 470.0 nm
• Y: 470.0 – 475.0 nm

3.3 فرز جهد الأمام

تم تجميعها في I_F = 20 مللي أمبير. مهم لتصميم دوائر تحديد التيار وضمان سطوع موحد في السلاسل المتوازية.

• 10: 2.70 – 2.90 فولت
• 11: 2.90 – 3.10 V
• 12: 3.10 – 3.30 V
• 13: 3.30 – 3.50 V
• 14: 3.50 – 3.70 V

4. تحليل منحنى الأداء

تقدم ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة ضرورية لفهم سلوك LED تحت ظروف تشغيل مختلفة.

4.1 الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي

يُظهر هذا المنحنى أن الناتج الضوئي يزداد مع تيار الأمام ولكن ليس بشكل خطي. يميل إلى التشبع عند التيارات الأعلى. التشغيل بشكل كبير فوق 20mA الموصى به قد يؤدي إلى عوائد متناقصة في السطوع مع زيادة الحرارة وتسريع التدهور.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

تنخفض كفاءة الصمام الثنائي الباعث للضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يُظهر هذا المنحنى عادةً انخفاضًا تدريجيًا في الناتج الضوئي مع زيادة درجة الحرارة المحيطة من -40°C إلى +85°C. إدارة حرارية مناسبة في التطبيق ضرورية للحفاظ على سطوع ثابت.

4.3 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يحدد هذا الرسم البياني أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع ارتفاع درجة الحرارة، يجب تقليل الحد الأقصى للتيار المسموح به للبقاء ضمن حدود تبديد طاقة الجهاز ومنع ارتفاع درجة الحرارة.

4.4 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي

خاصية IV (التيار-الجهد) هذه ذات طبيعة أسية. يؤدي التغيير البسيط في الجهد الأمامي إلى تغيير كبير في التيار، مما يبرز الحاجة الحرجة لسائق تيار ثابت أو مقاوم متسلسل محسوب بدقة.

4.5 توزيع الطيف

يظهر الرسم الطيفي قمة واحدة تتمحور حول 468 نانومتر، مما يؤكد إخراج اللون الأزرق أحادي اللون. يشير عرض النطاق النموذجي البالغ 25 نانومتر إلى نقاء الطيف للضوء المنبعث.

4.6 مخطط الإشعاع

يمثل هذا الرسم البياني القطبي زاوية الرؤية بصريًا، حيث يوضح شدة الإضاءة النسبية عند زوايا مختلفة من المحور المركزي لـ LED، مما يؤكد زاوية الرؤية التقريبية البالغة 100 درجة.

5. Mechanical and Package Information

5.1 Package Dimensions

يتمتع LED 19-21 SMD ببصمة مستطيلة مدمجة. الأبعاد الرئيسية (بالمليمترات) هي تقريبًا 2.0 مم في الطول، و1.25 مم في العرض، و0.8 مم في الارتفاع. التسامحات عادةً ما تكون ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تتميز العبوة بعلامة تعريف الكاثود، وهي ضرورية للتوجيه الصحيح أثناء تجميع PCB.

5.2 تحديد القطبية

القطبية الصحيحة إلزامية للتشغيل. تحتوي العبوة على علامة مميزة للقطب السالب. راجع دائمًا رسم العبوة لتحديد هذه العلامة على المكون الفعلي ومحاذاتها مع العلامة المقابلة على موضع اللوحة PCB.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 متطلبات تحديد التيار

Critical: يجب استخدام مقاومة خارجية لتحديد التيار أو دائرة قيادة تيار ثابت على التوالي مع الصمام الثنائي الباعث للضوء. تعني خاصية الجهد-تيار الأسية أن زيادة طفيفة في جهد التغذية يمكن أن تسبب طفرة كبيرة في التيار الأمامي، قد تكون مدمرة.

6.2 ملف لحام إعادة التدفق

الجهاز مناسب للحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص. منحنى درجة الحرارة الموصى به هو كما يلي:

• التسخين المسبق: 150–200°C لمدة 60–120 ثانية.
• الوقت فوق درجة حرارة السيولة (217°C): 60-150 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى: حد أقصى 260 درجة مئوية.
• الوقت ضمن نطاق 5 درجات مئوية من القمة: حد أقصى 10 ثوانٍ.
• معدل التسخين: حد أقصى 3°C/ثانية حتى 217°C، ثم حد أقصى 6°C/ثانية حتى الذروة.
• معدل التبريد: يُوصى بالتبريد المتحكم فيه.

ملاحظة: لا ينبغي إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين على نفس الجهاز.

6.3 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضرورياً، فإنه يتطلب عناية فائقة:

• استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف لا تتجاوز 350 درجة مئوية.
• حدد وقت التلامس إلى 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل طرف.
• استخدم مكواة بقدرة 25 واط أو أقل.
• اترك فترة لا تقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف لتجنب الإجهاد الحراري.

6.4 Storage and Moisture Sensitivity

يتم تعبئة المكونات في كيس حاجز مقاوم للرطوبة مع مجفف.

• لا تفتح الكيس حتى تكون جاهزًا للاستخدام.
• بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة عند درجة حرارة ≤30°م ورطوبة نسبية ≤60%.
• "عمر التخزين" بعد فتح الكيس هو 168 ساعة (7 أيام).
• إذا تجاوزت المكونات هذا الوقت أو تغير لون مؤشر المجفف، فإنه يلزم إجراء تجفيف: 60°م ±5°م لمدة 24 ساعة قبل إعادة التدفق.

6.5 Rework and Repair

يُنصح بشدة بعدم إعادة العمل بعد اللحام. إذا كان ذلك لا مفر منه تمامًا، فاستخدم مكواة لحام مزدوجة الرأس لتسخين الطرفين في وقت واحد ورفع المكون بالتساوي لمنع الإجهاد الميكانيكي على وصلات اللحام أو غلاف LED. تحقق دائمًا من وظيفة الجهاز بعد أي إعادة عمل.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 التعبئة والتغليف القياسية

يتم توريد مصابيح LED على شريط حامل بارز ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. عرض الشريط هو 8 مم.

7.2 أبعاد البكرة والشريط

يتم توفير رسومات ميكانيكية مفصلة لمحور البكرة، والحافة، وجيوب الشريط الحامل في ورقة البيانات، مع تسامحات قياسية تبلغ ±0.1 مم.

7.3 معلومات الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حاسمة للتتبع والتطبيق الصحيح:

• CPN: رقم قطعة العميل (إذا تم تعيينه).
• P/N: رقم منتج الشركة المصنعة (مثال: 19-21/BHC-ZQ1R2N/3T).
• الكمية: كمية التعبئة لكل بكرة.
• CAT: رمز شدة الإضاءة (مثال: R1).
• درجة اللون: الطول الموجي السائد / رمز اللونية (مثال: X).
• المرجع: رمز مجموعة جهد الأمام (مثال: 12).
• LOT No: رقم دفعة التصنيع للتتبع.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• Backlighting: مثالي لمؤشرات لوحة القيادة، ومفاتيح الغشاء، ولوحات المفاتيح، وإضاءة الرموز نظرًا لصغر حجمه وزاوية رؤية متساوية.
• معدات الاتصالات: مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للهواتف، وأجهزة الفاكس، وأجهزة الشبكات.
• إضاءة خلفية مسطحة للشاشات الكريستالية السائلة: يمكن استخدامها في مصفوفات لتوفير إضاءة حافة للشاشات الكريستالية السائلة الصغيرة.
• استخدام مؤشر عام: مؤشرات حالة الطاقة، واختيار الوضع، والتنبيه في مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

8.2 اعتبارات التصميم

• Circuit Design: دائماً نفّذ تنظيمًا مناسبًا للتيار. في التصميمات البسيطة المقيدة بالمقاومة، احسب قيمة المقاومة باستخدام أقصى جهد أمامي (V_F) من الحاوية لضمان ألا يتجاوز التيار 20 مللي أمبير في أسوأ الظروف.
• PCB Layout: تأكد من أن نمط لوحة اللحام يتطابق مع البصمة الموصى بها. وفر تخفيفًا حراريًا كافيًا إذا كان سيتم تشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء عند أو بالقرب من تصنيفاته القصوى.
• التصميم البصري: توفر العدسة الشفافة كالماء زاوية رؤية واسعة. بالنسبة للضوء المركز أو المنتشر، قد تكون هناك حاجة إلى عدسات خارجية أو أدلة ضوئية.
• الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي: قم بدمج ثنائيات الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي على الخطوط الحساسة إذا كان الصمام الثنائي الباعث للضوء في موقع يمكن للمستخدم الوصول إليه، نظرًا لأن تصنيف 150 فولت HBM منخفض نسبيًا.

9. المقارنة والتمييز التقني

مقارنةً بمصابيح LED الأكبر حجمًا ذات الثقب المار، تقدم حزمة 19-21 SMD مزايا حاسمة للإلكترونيات الحديثة:

• Size & Weight: أصغر حجمًا وأخف وزنًا بشكل كبير، مما يتيح التصغير.
• تكلفة التجميع: يتيح التجميع الآلي بالكامل والعالية السرعة للوحات الدوائر المطبوعة، مما يقلل من تكاليف العمالة.
• الموثوقية: عادةً ما توفر البنية السطحية مقاومة أفضل للاهتزاز والصدمات الميكانيكية مقارنة بالأجهزة ذات الأسلاك.
• المسار الحراري: يمكن لحزمة SMD أن توفر مسارًا حراريًا أكثر مباشرة إلى لوحة الدوائر المطبوعة، مما يساعد في تبديد الحرارة عند تصميمها بشكل صحيح.
• ضمن قطاع مصابيح LED الزرقاء ذات التركيب السطحي، فإن المميزات الرئيسية لهذا المكون هي مزيجه المحدد من السطوع (حتى 180 ملي شمعة)، وتصنيف الطول الموجي الدقيق، والامتثال لمعايير خالية من الهالوجين الصارمة ومعايير REACH، والتي قد تكون حاسمة لبعض الأسواق والتصميمات الواعية بيئيًا.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

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

باستخدام قانون أوم (R = (V_supply - V_F) / I_F) وبافتراض أسوأ حالة (أدنى) V_F بقيمة 2.7V لضمان ألا يتجاوز التيار 20mA: R = (5V - 2.7V) / 0.020A = 115 أوم. يجب استخدام أقرب قيمة قياسية أعلى (مثل، 120 أوم). تحقق دائمًا من التيار باستخدام V الفعلي_F من صندوقك المحدد.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) عند 30 مللي أمبير للحصول على سطوع أكبر؟

لا يُنصح بذلك. تصنيف الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر الأمامي هو 20 مللي أمبير. يتجاوز هذا التصنيف يقلل من الموثوقية طويلة المدى، ويزيد من درجة حرارة التقاطع، ويسرع من استهلاك شدة الإضاءة، مما قد يؤدي إلى فشل مبكر.

10.3 لماذا تعتبر عملية التخزين والخبز مهمة جدًا؟

يمكن لحزم SMD البلاستيكية امتصاص الرطوبة من الغلاف الجوي. أثناء عملية اللحام بإعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحتبسة أن تتمدد بسرعة، مما يتسبب في انقسام داخلي أو ظاهرة "الفرقعة" التي تشقق الغلاف أو تتلف القطعة الإلكترونية. تمنع إجراءات وضع العلامات الحساسة للرطوبة والخبز هذا النمط من الفشل.

10.4 كيف يمكنني تفسير رموز الحاوية (مثل Q1، X، 12) الموجودة على بكرة المنتج الخاصة بي؟

تحدد هذه الرموز مجموعة أداء مصابيح LED الخاصة بك. على سبيل المثال، يشير "Q1" إلى شدة استضاءة تتراوح بين 72-90 مللي كانديلا، و"X" يعني الطول الموجي السائد بين 465-470 نانومتر، و"12" يعني جهدًا أماميًا بين 3.10-3.30 فولت. يضمن استخدام مكونات من نفس التصنيف اتساقًا في السطوع واللون عبر منتجك.

11. تصميم عملي وحالة استخدام

سيناريو: تصميم لوحة حالة متعددة الثنائيات الباعثة للضوء. يقوم مصمم بإنشاء لوحة تحكم تحتوي على عشر ثنائيات زرقاء مؤشرة. لضمان سطوع موحد، يحدد ثنائيات من نفس مجموعة شدة الإضاءة (مثل R1). يقوم بتشغيل الثنائيات من خط جهد 3.3 فولت. باستخدام أقصى V_F من المجموعة 14 (3.7 فولت) في حساب المقاومة سيؤدي إلى مقاومة سالبة، لذا يجب عليهم استخدام مجموعة ذات جهد أقل أو جهد إمداد أعلى. يختارون المجموعة 12 (أقصى V_F 3.3 فولت). الحساب باستخدام V النموذجي_F يعطي جهد 3.2 فولت مقاومة R = (3.3V - 3.2V) / 0.020A = 5 أوم. هناك حاجة إلى مقاوم صغير، وسيكون التيار الفعلي حساسًا للغاية لتغيرات الجهد V._F في هذه الحالة، سيكون مشغل التيار الثابت IC لمصابيح LED المتعددة حلاً أكثر متانة من المقاومات الفردية، حيث يوفر سطوعًا مستقرًا بغض النظر عن التغيرات الطفيفة في الجهد V._F الاختلافات بين الوحدات.

12. مبدأ التشغيل

يعمل الصمام الثنائي الباعث للضوء 19-21 على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات من النوع p-n. تتكون المنطقة النشطة من إن-غا-ن (InGaN). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة تشغيل الصمام الثنائي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد هذه حاملات الشحنة مرة أخرى، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب النوعي لسبيكة إن-غا-ن (InGaN) طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الضوء الأزرق حول 468 نانومتر. يقوم غلاف راتنج الإيبوكسي الشفاف بالماء بحماية الشريحة شبه الموصلة، ويوفر الاستقرار الميكانيكي، ويعمل كعدسة لتشكيل نمط خرج الضوء.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يدفع التوجه المستمر نحو التصغير، وزيادة الكفاءة، وموثوقية أعلى في تصنيع الإلكترونيات تطوير مصابيح LED السطحية مثل عبوة 19-21. تشمل الاتجاهات الرئيسية في هذا القطاع:

• زيادة الكفاءة: يهدف البحث المستمر في علم المواد إلى تحسين الكفاءة الكمية الداخلية لرقائق إن غا إن، مما يؤدي إلى شدة إضاءة أعلى (ميللي كانديلا) لنفس تيار الإدخال (ملي أمبير)، أو نفس الناتج باستهلاك طاقة أقل.
• تحسين إدارة الحرارة: تسمح التطورات في مواد التغليف وتقنيات تثبيت الرقاقة بتشتيت أفضل للحرارة من الشريحة، مما يتيح تيارات تشغيل أعلى أو تحسين العمر الافتراضي عند التيارات القياسية.
• تحسين اتساق اللون: تؤدي معايير الفرز الأكثر تشددًا وعمليات التصنيع المتقدمة على مستوى الرقاقة إلى تقليل التباين في الطول الموجي السائد وشدة الإضاءة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا.
• الامتثال البيئي الأوسع: إن التوجه نحو خالية من الهالوجين والامتثال الأكثر صرامة لمعايير RoHS/REACH، كما يظهر في هذا المكون، أصبح معياراً، مما يعكس تركيز الصناعة على الاستدامة البيئية وسلامة المواد.
• التكامل: يشمل اتجاه أوسع دمج الإلكترونيات التحكمية (مثل مشغلات التيار الثابت أو وحدات تحكم PWM) مباشرة مع شريحة LED في أنواع عبوات أكثر تطوراً، مما يبسط تصميم الدائرة للمستخدم النهائي.