ورقة بيانات تقنية لمصباح LED SMD أزرق 22-21/BHC-AN1P2/2C - 2.2x2.1x1.1مم - 3.8 فولت - 20 مللي أمبير - 40 مللي واط

1. نظرة عامة على المنتج

يعد 22-21/BHC-AN1P2/2C صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED) من نوع التركيب السطحي (SMD) يصدر ضوءًا أزرق. تم تصميمه للتجميعات الإلكترونية الحديثة والمدمجة التي تتطلب وظيفة مؤشر أو إضاءة خلفية موثوقة. يستخدم الجهاز شريحة من مادة نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) مغلفة براتنج صافٍ تمامًا، مما ينتج ضوءًا بطول موجي سائد نموذجي يبلغ 468 نانومتر.

تكمن الميزة الأساسية لهذا المكون في بصمته الصغيرة للغاية. بقياس 2.2 مم × 2.1 مم فقط وارتفاع يبلغ حوالي 1.1 مم، فإنه يتيح تقليصًا كبيرًا في حجم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) ويسمح بكثافة تعبئة أعلى مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الأطراف. تساهم هذه التصغيرات مباشرة في أشكال نهائية أصغر للمنتج النهائي وتقليل متطلبات التخزين للمكونات. الجهاز خفيف الوزن أيضًا، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات المحمولة والمصغرة.

المنتج متوافق مع اللوائح البيئية والسلامة الرئيسية، بما في ذلك كونه خاليًا من الرصاص، والالتزام بتوجيهية الاتحاد الأوروبي لتقييد المواد الخطرة (RoHS)، والامتثال لأنظمة تسجيل وتقييم وترخيص وتقييد المواد الكيميائية في الاتحاد الأوروبي (REACH)، وتلبية معايير الخلو من الهالوجين (البروم <900 جزء في المليون، الكلور <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). يتم توريده على شريط قياسي في الصناعة بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يضمن التوافق مع معدات التجميع الآلي. المكون مناسب لكل من عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الظروف ويجب تجنبها في تصميم الدائرة.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت - أقصى جهد يمكن تطبيقه في الاتجاه المتحيز عكسيًا.
• التيار الأمامي (I_F):20 مللي أمبير - أقصى تيار أمامي مستمر مستمر موصى به للتشغيل الموثوق.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):100 مللي أمبير - أقصى تيار أمامي نابض، مسموح به فقط تحت ظروف محددة (دورة عمل 1/10 بتردد 1 كيلو هرتز).
• تبديد الطاقة (P_d):40 مللي واط - أقصى طاقة يمكن للجهاز تبديدها، محسوبة كحاصل ضرب الجهد الأمامي والتيار الأمامي، مع مراعاة القيود الحرارية.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):150 فولت - حساسية الجهاز للتفريغ الكهروستاتيكي. إجراءات التعامل الآمنة من ESD إلزامية أثناء التجميع والتعامل.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40°C إلى +85°C - نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي تم تحديد الجهاز للتشغيل ضمنه.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40°C إلى +90°C - نطاق درجة الحرارة لتخزين الجهاز عندما لا يكون قيد التشغيل.
• درجة حرارة اللحام (T_sol):تم تحديد ملفين حراريين: لحام إعادة التدفق (ذروة 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ) واللحام اليدوي (350°C عند طرف المكواة لمدة أقصاها 3 ثوانٍ لكل طرف).

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية لدرجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25°C وتيار أمامي (I_F) يبلغ 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. وهي تحدد الأداء النموذجي للجهاز.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من حد أدنى 28.5 مللي كانديلا إلى حد أقصى 72.0 مللي كانديلا. لم يتم تحديد القيمة النموذجية في الجدول، لكن نظام التصنيف يوفر نطاقات مصنفة. زاوية الرؤية (2θ_1/2) هي عادة 130 درجة، مما يشير إلى مخروط رؤية واسع.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):عادة 468 نانومتر (نانومتر). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد له.
• الطول الموجي السائد (λ_d):يتراوح من 464.5 نانومتر إلى 476.5 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية ويتطابق مع لون الضوء المنبعث. تم ملاحظة تسامح ±1 نانومتر.
• عرض النطاق الإشعاعي الطيفي (Δλ):عادة 35 نانومتر. هذا هو العرض الكامل عند نصف القيمة القصوى (FWHM) لطيف الانبعاث، ويصف نقاء اللون.
• الجهد الأمامي (V_F):عادة 3.8 فولت، مع حد أقصى 4.5 فولت عند I_F= 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 (V_R) بقيمة 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات. يستخدم هذا الجهاز معلمتين مستقلتين للتصنيف.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف الناتج الضوئي إلى أربع مجموعات (N1، N2، P1، P2)، كل منها يحدد نطاقًا محددًا للملي كانديلا (mcd) مقاسًا عند I_F= 20 مللي أمبير. تضمن المجموعات أن مصابيح LED ضمن طلبية محددة لها مستويات سطوع متشابهة. تم تحديد التسامح لشدة الإضاءة بـ ±11%.

• المجموعة N1:28.5 - 36.0 مللي كانديلا
• المجموعة N2:36.0 - 45.0 مللي كانديلا
• المجموعة P1:45.0 - 57.0 مللي كانديلا
• المجموعة P2:57.0 - 72.0 مللي كانديلا

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تصنيف اللون (الطول الموجي السائد) إلى أربع مجموعات (A9، A10، A11، A12)، كل منها يغطي نطاق نانومتر محدد. هذا يضمن تجانس اللون. التسامح للطول الموجي السائد هو ±1 نانومتر.

• المجموعة A9:464.5 - 467.5 نانومتر
• المجموعة A10:467.5 - 470.5 نانومتر
• المجموعة A11:470.5 - 473.5 نانومتر
• المجموعة A12:473.5 - 476.5 نانومتر

من المحتمل أن يتضمن رقم المنتج رموزًا (مثل \"AN1P2\") تحدد مجموعات الشدة والطول الموجي المضمنة في بكرة أو طلبية معينة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما لم يتم تفصيل منحنيات رسومية محددة في النص المقدم، فإن منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية لمثل هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء ستشمل:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يُظهر هذا المنحنى غير الخطي العلاقة بين التيار المار عبر الصمام الثنائي الباعث للضوء والجهد عبره. تؤدي زيادة صغيرة في الجهد بعد عتبة التشغيل إلى زيادة كبيرة في التيار، مما يسلط الضوء على ضرورة دائرة تحديد التيار.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يُظهر هذا المنحنى عادةً أن الناتج الضوئي يزداد مع التيار ولكن قد يصبح دون خطي عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:ينخفض الناتج الضوئي لمصابيح LED عمومًا مع زيادة درجة حرارة الوصلة. فهم هذا التخفيض في التصنيف أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في درجات حرارة محيطة عالية.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يُظهر الذروة عند ~468 نانومتر وعرض النطاق الترددي FWHM البالغ ~35 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

للجهاز بصمة مستطيلة. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمترات، مع تسامح نموذجي ±0.1 مم ما لم يُذكر) طول الجسم 2.2 مم، وعرض الجسم 2.1 مم، وارتفاع يبلغ حوالي 1.1 مم. تتضمن ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للأبعاد يظهر تخطيط الوسادات، وأحجام الأطراف، ونمط الأرضية الموصى به لـ PCB لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي.

5.2 تحديد القطبية

يتم عادةً تمييز الكاثود (القطب السالب)، غالبًا بشق، أو نقطة، أو علامة خضراء على العبوة نفسها أو على شريط النقل. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التركيب لضمان عمل الجهاز.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 تحديد التيار

هام:يجب استخدام مقاوم محدد للتيار خارجي أو دائرة محرك تيار ثابتبشكل إلزاميعلى التوالي مع الصمام الثنائي الباعث للضوء. للجهد الأمامي معامل درجة حرارة سالب وتغير صغير. بدون تحديد التيار، يمكن أن يؤدي زيادة طفيفة في جهد التغذية إلى زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار الأمامي.

6.2 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة المكونات في كيس حاجز مقاوم للرطوبة مع مجفف لمنع امتصاص الرطوبة، مما قد يسبب \"انفجار الذرة\" (تشقق العبوة) أثناء لحام إعادة التدفق.

• لا تفتح الكيس حتى تكون جاهزًا للاستخدام.
• بعد الفتح، قم بتخزين مصابيح LED غير المستخدمة عند درجة حرارة ≤30°C ورطوبة نسبية ≤60%.
• \"عمر التخزين المفتوح\" بعد فتح الكيس هو 168 ساعة (7 أيام).
• إذا تم تجاوز عمر التخزين المفتوح أو أظهر مؤشر المجفف التشبع، فإن التجفيف عند 60 ±5°C لمدة 24 ساعة مطلوب قبل اللحام.

6.3 ملف درجة حرارة لحام إعادة التدفق

تم تحديد ملف لحام إعادة التدفق خالٍ من الرصاص:

• التسخين المسبق:ارتفاع من درجة الحرارة المحيطة إلى 150-200°C على مدى 60-120 ثانية.
• النقع/التدفق المسبق:الحفاظ على درجة حرارة أعلى من 217°C لمدة 60-150 ثانية.
• إعادة التدفق:يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260°C، ويجب ألا يتجاوز الوقت فوق 255°C 30 ثانية. يجب أن يكون الوقت عند الذروة الفعلية (260°C) 10 ثوانٍ كحد أقصى.
• التبريد:أقصى معدل تبريد 6°C/ثانية.

قيود مهمة:يجب ألا يتم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين على نفس الجهاز. تجنب الإجهاد الميكانيكي على الصمام الثنائي الباعث للضوء أثناء التسخين ولا تشوه الـ PCB بعد اللحام.

6.4 اللحام اليدوي وإعادة العمل

إذا كان اللحام اليدوي لا مفر منه، فاستخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف <350°C، وطبق الحرارة على كل طرف لمدة ≤3 ثوانٍ، واستخدم مكواة بقوة تصنيفية ≤25 واط. اسمح بفترة تبريد >2 ثانية بين الأطراف. لا يُنصح بشدة بإعادة العمل. إذا كان ذلك ضروريًا للغاية، فاستخدم مكواة لحام برأسين لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد للإزالة، وتحقق من وظيفة الجهاز بعد ذلك، حيث من المحتمل حدوث تلف.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد الجهاز على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم، ملفوف على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. يتم توفير أبعاد البكرة والشريط وشريط الغطاء في ورقة البيانات مع تسامح نموذجي يبلغ ±0.1 مم.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق التعبئة على عدة رموز:

• CPN:رقم منتج العميل (اختياري).
• P/N:رقم منتج الشركة المصنعة (مثل، 22-21/BHC-AN1P2/2C).
• QTY:كمية التعبئة (مثل، 2000).
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (رمز المجموعة للسطوع).
• HUE:إحداثيات اللونية ورتبة الطول الموجي السائد (رمز المجموعة للون).
• REF:رتبة الجهد الأمامي.
• LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:إضاءة لوحات عدادات أجهزة القياس، والمفاتيح الغشائية، ولوحات التحكم.
• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في الهواتف، وأجهزة الفاكس، وأجهزة الشبكات.
• الإضاءة الخلفية للشاشات الكريستالية السائلة:الإضاءة الجانبية أو الإضاءة الخلفية المباشرة للشاشات الكريستالية السائلة الصغيرة أحادية اللون أو الملونة.
• الإشارة العامة:مؤشرات التشغيل، وأضواء الحالة، والإضاءة الزخرفية في الإلكترونيات الاستهلاكية.

8.2 اعتبارات التصميم

• الإدارة الحرارية:بينما تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في الـ PCB أو ثقوب حرارية تحت وسادة الصمام الثنائي الباعث للضوء يمكن أن يساعد في الحفاظ على درجة حرارة وصلة أقل، والحفاظ على الناتج الضوئي والعمر الطويل.
• قيادة التيار:صمم دائمًا لمحرك تيار ثابت أو استخدم مقاومًا على التوالي محسوبًا بناءً على أقصى جهد أمامي (V_F) لضمان ألا يتجاوز التيار الحد الأقصى المطلق تحت أسوأ الظروف (مثل، جهاز منخفض V_F، جهد تغذية مرتفع).
• حماية ESD:نفذ حماية ESD على خطوط الإدخال إذا كان الصمام الثنائي الباعث للضوء يمكن للمستخدم الوصول إليه، واتبع إجراءات التعامل الآمنة من ESD أثناء التجميع.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يتمثل التمييز الأساسي لعبوة 22-21 مقارنة بمصابيح LED SMD الأكبر (مثل، 3528، 5050) أو مصابيح LED التقليدية ذات الثقب في حجمها الصغير للغاية، مما يتيح التصميم في التطبيقات المقيدة بالمساحة. مقارنة بمصابيح LED الزرقاء الأخرى، فإن مجموعتها المحددة من الطول الموجي النموذجي (~468 نانومتر)، وزاوية الرؤية الواسعة (130°)، وهيكل التصنيف المحدد تقدم لونًا وسطوعًا يمكن التنبؤ بهما لمظهر منتج متسق. امتثالها لمعايير الخلو من الهالوجين و RoHS يجعلها مناسبة للتصاميم الواعية بيئيًا المطلوبة في الأسواق العالمية.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: لماذا يعتبر مقاوم تحديد التيار إلزاميًا؟

ج: خاصية I-V للصمام الثنائي الباعث للضوء أسية. التغيير الصغير في الجهد الأمامي يسبب تغييرًا كبيرًا في التيار. بدون مقاوم، يمكن أن تؤدي الاختلافات في جهد التغذية أو V_Fالخاص بالصمام الثنائي الباعث للضوء نفسه إلى دفع التيار إلى ما بعد الحد الأقصى 20 مللي أمبير، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة بسرعة والفشل.

س: هل يمكنني تشغيل هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء بجهد تغذية 3.3 فولت؟

ج: ربما، ولكن بحذر. V_Fالنموذجي هو 3.8 فولت، وهو أعلى من 3.3 فولت. عند 3.3 فولت، قد لا يعمل الصمام الثنائي الباعث للضوء، أو سيكون خافتًا جدًا. تحتاج إلى جهد تغذية أعلى من أقصى V_F(4.5 فولت) بالإضافة إلى انخفاض الجهد عبر مقاوم تحديد التيار الخاص بك. عادةً ما يتم استخدام محول رفع أو مصدر جهد أعلى (مثل، 5 فولت).

س: ماذا تعني زاوية الرؤية 130 درجة؟

ج: تعني الزاوية التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف الشدة المقاسة مباشرة على المحور (0 درجة). تعتبر زاوية 130 درجة \"رؤية واسعة\"، مما يعني أن الضوء منتشر ومرئي من زاوية جانبية واسعة، وهو مناسب لأضواء المؤشر التي يجب رؤيتها من مواقع مختلفة.

س: كيف أفسر رموز المجموعات (مثل، AN1P2) في طلبيتي؟

ج: تحدد رموز المجموعات النطاقات المضمونة لشدة الإضاءة والطول الموجي السائد لجميع مصابيح LED في تلك الدفعة. يشير \"AN1\" على الأرجح إلى مجموعة طول موجي سائد محددة (مثل، A11)، ويشير \"P2\" إلى مجموعة شدة الإضاءة (57.0-72.0 مللي كانديلا). وهذا يضمن الاتساق البصري عبر جميع الوحدات في عملية الإنتاج الخاصة بك.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

السيناريو: تصميم مفتاح ضغط مضاء خلفيًا.يحتوي المفتاح على أيقونة صغيرة شبه شفافة. يختار المصمم هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء الأزرق 22-21 لحجمه المدمج. يتوفر خط تغذية 5 فولت على الـ PCB. لتحديد التيار إلى 15 مللي أمبير (قيمة آمنة أقل من الحد الأقصى 20 مللي أمبير لعمر أطول)، يتم حساب مقاوم على التوالي: R = (V_supply- V_F) / I_F. باستخدام أقصى V_Fبقيمة 4.5 فولت يضمن تيارًا كافيًا حتى لصمام ثنائي باعث للضوء \"عالي V_F\": R = (5V - 4.5V) / 0.015A ≈ 33.3 أوم. تم اختيار مقاوم قياسي 33 أوم. تم تصميم نمط أرضية الـ PCB تمامًا وفقًا للبصمة الموصى بها في ورقة البيانات. أثناء التجميع، يتم استخدام الأجهزة الحساسة للرطوبة خلال عمر التخزين المفتوح البالغ 7 أيام بعد فتح الكيس، وتخضع اللوحة لمرحلة إعادة تدفق واحدة باستخدام ملف درجة الحرارة المحدد.

12. مقدمة مبدأ التشغيل

يعمل هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. المنطقة النشطة مكونة من InGaN. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة تشغيل الصمام الثنائي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحنة هذه، فإنها تطلق 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. يحمي الراتنج الإيبوكسي الصافي تمامًا شريحة أشباه الموصلات، ويعمل كعدسة لتشكيل الناتج الضوئي (خلق زاوية الرؤية 130°)، ويوفر الاستقرار الميكانيكي.

13. اتجاهات التكنولوجيا

كان تطوير مصابيح LED زرقاء فعالة تعتمد على InGaN إنجازًا أساسيًا في الإضاءة ذات الحالة الصلبة، مما مكّن من إنشاء مصابيح LED بيضاء (عبر تحويل الفوسفور) وشاشات ملونة كاملة. يستمر اتجاه المكونات مثل 22-21 نحو مزيد من التصغير، وزيادة الكفاءة (شدة إضاءة أعلى لكل مللي أمبير)، وتسامحات تصنيف أكثر ضيقًا لتوحيد لون وسطوع متفوق. يعد التكامل مع دوائر التحكم المدمجة على اللوحة (مثل دوائر IC السائق المدمجة في عبوات LED) أيضًا اتجاهًا متزايدًا، على الرغم من أن النهج المنفصل والفعال من حيث التكلفة الذي يمثله هذا المكون يظل ذا صلة عالية لمجموعة واسعة من التطبيقات لمصابيح LED المؤشر البسيطة.