ورقة بيانات LED SMD 27-21 أزرق - الأبعاد 2.7x2.1x1.2mm - الجهد 3.3V - الطاقة 0.095W - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

LED SMD 27-21 هو جهاز مضغوط للتركيب السطحي، مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب وظيفة مؤشر أو إضاءة خلفية موثوقة. تكمن ميزته الأساسية في بصمته المادية المخفضة بشكل كبير مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح كثافة أعلى للمكونات على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs)، ويقلل من متطلبات التخزين، ويساهم في النهاية في تصغير حجم المعدات النهائية. كما أن بنيته خفيفة الوزن تعزز من ملاءمته للتطبيقات المحدودة المساحة والمحمولة.

تم تصنيع هذا LED الأزرق أحادي اللون باستخدام شريحة أشباه الموصلات من نوع InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد)، مغلفة براتنج صافٍ تمامًا. إنه منتج خالٍ من الرصاص متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، ولوائح الاتحاد الأوروبي REACH، ومعايير خالية من الهالوجين، مما يضمن السلامة البيئية وقبولًا واسعًا في السوق.

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 هذه الظروف.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير. الحد الأقصى للتيار المستمر للتشغيل الموثوق.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط في ظروف النبض (دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز) للتعامل مع الارتفاعات العابرة.
• تبديد الطاقة (P_d):95 ملي واط. أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25 درجة مئوية. تخفيض التصنيف ضروري في درجات الحرارة الأعلى.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):150 فولت (نموذج جسم الإنسان). إجراءات التعامل الصحيحة مع ESD إلزامية أثناء التجميع والتعامل.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الطبيعي للجهاز.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ، أو اللحام اليدوي عند 350 درجة مئوية لمدة تصل إلى 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عند T_a=25 درجة مئوية و I_F=20 مللي أمبير، مما يمثل ظروف التشغيل النموذجية.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من 28.5 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 72.0 مللي كانديلا (الحد الأقصى)، مع تسامح نموذجي يبلغ ±11%. هذا يحدد سطوع LED كما يُدرك.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة (نموذجي). تضمن هذه الزاوية الواسعة رؤية جيدة من المواقع خارج المحور.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):468 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي تكون فيه الانبعاثات الطيفية أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d):يتراوح من 464.50 نانومتر إلى 476.50 نانومتر. هذا يحدد لون الضوء كما يُدرك، مع تسامح ضيق يبلغ ±1 نانومتر.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):25 نانومتر (نموذجي). عرض الطيف المنبعث عند نصف أقصى شدة (FWHM).
• الجهد الأمامي (V_F):يتراوح من 2.70 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.70 فولت (الحد الأقصى)، بقيمة نموذجية تبلغ 3.30 فولت عند 20 مللي أمبير. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 50 ميكرو أمبير عند V_R=5 فولت. هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط؛ لا يجب تشغيل الجهاز في انحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات بناءً على المعلمات الرئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED إلى أربع فئات (N1, N2, P1, P2) بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند I_F=20 مللي أمبير. هذا يسمح للمصممين باختيار درجة السطوع المناسبة لتطبيقهم، مما يضمن مظهرًا موحدًا في مصفوفات LED المتعددة.

• الفئة N1:28.5 – 36.0 مللي كانديلا
• الفئة N2:36.0 – 45.0 مللي كانديلا
• الفئة P1:45.0 – 57.0 مللي كانديلا
• الفئة P2:57.0 – 72.0 مللي كانديلا

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم أيضًا تصنيف مصابيح LED حسب الطول الموجي السائد إلى أربع رموز (A9, A10, A11, A12). هذا التحكم الدقيق (≈3 نانومتر لكل فئة) أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب مطابقة ألوان دقيقة.

• الفئة A9:464.5 – 467.5 نانومتر
• الفئة A10:467.5 – 470.5 نانومتر
• الفئة A11:470.5 – 473.5 نانومتر
• الفئة A12:473.5 – 476.5 نانومتر

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى رسوم بيانية محددة في ورقة البيانات، فإن آثارها حاسمة للتصميم.

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

خاصية I-V أسية. يمكن أن يؤدي زيادة صغيرة في الجهد الأمامي تتجاوز القيمة النموذجية البالغة 3.3 فولت إلى زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار الأمامي. وهذا يؤكد على الضرورة المطلقة لاستخدام مقاوم خارجي لتحديد التيار أو محرك تيار ثابت على التوالي مع LED.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

شدة الإضاءة تتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي ضمن الحدود المقننة. التشغيل بأقل من 20 مللي أمبير سيقلل الناتج، بينما يتجاوز 25 مللي أمبير يخاطر بتسريع التدهور وتقليل العمر الافتراضي، حتى لو كان مؤقتًا ضمن تصنيف التيار الذروي.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

أداء LED حساس لدرجة الحرارة. مع زيادة درجة حرارة الوصلة، ينخفض الجهد الأمامي عادةً قليلاً، بينما يمكن أن تنخفض شدة الإضاءة بشكل كبير. إدارة حرارية كافية على PCB مهمة للحفاظ على سطوع ثابت، خاصة في التطبيقات عالية الكثافة أو المغلقة.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يحتوي طراز 27-21 على أبعاد اسمية تبلغ 2.7 ملم (الطول) × 2.1 ملم (العرض) × 1.2 ملم (الارتفاع)، مع تسامح قياسي يبلغ ±0.1 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يوفر الرسم التفصيلي للأبعاد قياسات حاسمة لتصميم نمط اللوحة PCB، بما في ذلك حجم الوسادة، والتباعد، وتوجيه المكون.

5.2 تحديد القطبية

يُشار إلى الكاثود عادةً بواسطة علامة مرئية على عبوة LED، مثل شق، أو نقطة خضراء، أو زاوية مقطوعة. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التركيب لضمان التشغيل السليم.

5.3 التغليف بالشريط والبكرة

يتم توريد الجهاز في شريط ناقل بعرض 8 ملم على بكرات قطرها 7 بوصات، متوافق مع معدات الاختيار والتركيب الآلية القياسية. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يشمل التغليف مواد مقاومة للرطوبة: كيس مقاوم للرطوبة من الألومنيوم مع مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة لحماية مصابيح LED من الرطوبة المحيطة أثناء التخزين والنقل.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق

تم تحديد ملف تعريف إعادة تدفق خالٍ من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية: مرحلة تسخين مسبق بين 150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية؛ وقت فوق السائل (217 درجة مئوية) من 60-150 ثانية؛ درجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ؛ ومعدلات تسخين وتبريد مضبوطة لتقليل الصدمة الحرارية. لا يجب إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فمطلوب عناية فائقة. استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف أقل من 350 درجة مئوية، وطبق الحرارة على كل طرف لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ، واترك فترة تبريد لا تقل عن ثانيتين بين الأطراف. يجب أن تكون قوة المكواة 25 واط أو أقل لمنع السخونة الموضعية.

6.3 حساسية الرطوبة والتخزين

مصابيح LED حساسة للرطوبة. لا يجب فتح الكيس المقاوم للرطوبة المغلق إلا مباشرة قبل الاستخدام. بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة في بيئة تبلغ 30 درجة مئوية أو أقل ورطوبة نسبية 60% أو أقل. "العمر الأرضي" بعد فتح الكيس هو 168 ساعة (7 أيام). إذا تم تجاوز هذا الوقت أو أشار المجفف إلى التشبع، فإنه يلزم معالجة بالخبز عند 60 درجة مئوية ±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:مثالي لمؤشرات لوحة القيادة، وإضاءة المفاتيح، والإضاءة الخلفية للرموز نظرًا لحجمه المضغوط وإخراجه الأزرق المتسق.
• معدات الاتصالات:يعمل كمؤشرات حالة أو إضاءة خلفية للوحة المفاتيح في أجهزة مثل الهواتف وآلات الفاكس.
• الإضاءة الخلفية المسطحة للشاشات الكريستالية السائلة:يمكن استخدامه في مصفوفات للشاشات الكريستالية السغيرة منخفضة الطاقة.
• الاستخدام العام كمؤشر:مناسب لحالة الطاقة، وإشارة الوضع، ووظائف الإشارة الأخرى في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي محسوبًا بناءً على جهد الإمداد (V_CC)، وجهد LED الأمامي (V_F)، والتيار الأمامي المطلوب (I_F). الصيغة: R = (V_CC- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_Fمن ورقة البيانات لتصميم متحفظ.
• الإدارة الحرارية:تأكد من أن PCB لديها مساحة نحاسية كافية متصلة بوسائد LED لتعمل كمشتت حراري، خاصة عند التشغيل عند أو بالقرب من الحد الأقصى للتيار المقنن.
• حماية ESD:نفذ إجراءات حماية ESD على خطوط الإدخال الحساسة إذا كان LED يمكن للمستخدم الوصول إليه.

8. المقارنة والتمييز التقني

يقدم LED SMD 27-21 عدة مزايا رئيسية في فئته. بصمته المادية البالغة 2.7x2.1 ملم أصغر من العديد من مصابيح LED التقليدية ذات الثقب 3 ملم أو 5 ملم، مما يوفر مساحة لوحة كبيرة. توفر زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة رؤية أفضل خارج المحور مقارنة بمصابيح LED ذات الزوايا الضيقة. ينتج استخدام تقنية InGaN لونًا أزرقًا ساطعًا ومشبعًا بكفاءة عالية. علاوة على ذلك، فإن امتثاله لمعايير RoHS وREACH والخالية من الهالوجين يجعله خيارًا مستقبليًا للأسواق العالمية ذات اللوائح البيئية الصارمة. يوفر نظام التصنيف التفصيلي للمصممين القدرة على التنبؤ اللازمة للإنتاج بكميات كبيرة الذي يتطلب اتساقًا بصريًا.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

9.1 لماذا يعتبر مقاوم تحديد التيار إلزاميًا؟

خاصية I-V لـ LED غير خطية. بدون مقاوم، تسبب زيادة صغيرة في جهد الإمداد ارتفاعًا كبيرًا وغير مسيطر عليه في التيار، مما يتجاوز بسرعة الحد الأقصى المطلق البالغ 25 مللي أمبير ويؤدي إلى فشل فوري. يحدد المقاوم نقطة تشغيل مستقرة.

9.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 5 فولت؟

نعم، ولكن يجب عليك استخدام مقاوم على التوالي. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت (V_CC=5 فولت)، و V_Fنموذجي 3.3 فولت، و I_Fهدف 20 مللي أمبير، ستكون قيمة المقاوم R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 أوم. سيكون المقاوم القياسي 82 أو 100 أوم مناسبًا، مع تصنيف قدرة P = I²R = (0.02)²* 85 = 0.034 واط، لذا فإن مقاوم 1/8 واط أو 1/10 واط كافٍ.

9.3 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي الذروي (λ_p) هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يكون الناتج الطيفي أعلى. الطول الموجي السائد (λ_d) هو قيمة محسوبة تتوافق مع اللون الذي تدركه العين البشرية، مع الأخذ في الاعتبار طيف الانبعاث بأكمله وحساسية العين. بالنسبة لمصابيح LED أحادية اللون مثل هذا الأزرق، غالبًا ما تكون قريبة، لكن λ_dأكثر صلة بتحديد اللون.

9.4 لماذا هناك "عمر أرضي" صارم بعد فتح الكيس؟

يمكن لمصابيح LED SMD امتصاص الرطوبة من الغلاف الجوي من خلال تغليفها البلاستيكي. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن أن تتمدد هذه الرطوبة المحبوسة بسرعة، مما يسبب انفصالًا داخليًا أو "انفجارًا"، مما يشقق العبوة ويدمر الجهاز. يدير العمر الأرضي وإجراءات الخبز محتوى الرطوبة هذا.

10. مبادئ التشغيل

هذا LED هو جهاز فوتوني شبه موصل. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهده الوصلي (حوالي 3.3 فولت)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة لشريحة InGaN. تتحد حاملات الشحن هذه، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، أزرق عند حوالي 468 نانومتر. يحمي التغليف الراتنجي الصافي تمامًا الشريحة ويعمل كعدسة، مشكلاً الضوء المنبعث إلى زاوية الرؤية المحددة البالغة 130 درجة.

11. اتجاهات الصناعة والسياق

يمثل طراز 27-21 عامل شكل ناضج ومعتمد على نطاق واسع في سوق LED SMD، متوازنًا بين الحجم والأداء والقابلية للتصنيع. تستمر الصناعة في التوجه نحو عبوات أصغر حجمًا (مثل 2016، 1608) للتصغير الفائق، وعبوات ذات طاقة أعلى للإضاءة. تشمل الاتجاهات الرئيسية التي تؤثر على مكونات مثل هذا: زيادة الطلب على دقة الألوان العالية والتصنيف المتسق لتطبيقات العرض؛ دمج الدوائر المتكاملة على اللوحة لمصابيح LED الذكية؛ والتركيز المستمر على تحسين الفعالية الضوئية (لومن لكل واط) والموثوقية. علاوة على ذلك، تحول الامتثال البيئي (RoHS، خالي من الهالوجين) من عامل تمييز إلى متطلب أساسي لمعظم المكونات الإلكترونية في سلاسل التوريد العالمية.