ورقة بيانات LED SMD 19-118/BHC-ZL1M2QY/3T - أزرق 468 نانومتر - 2.7-3.2 فولت - 25 مللي أمبير - 95 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لـ LED من نوع جهاز التثبيت السطحي (SMD) والمعرّف بـ 19-118/BHC-ZL1M2QY/3T. هذا هو LED أزرق أحادي اللون مصمم للتجميعات الإلكترونية عالية الكثافة.

1.1 المزايا الأساسية وتحديد موقع المنتج

الميزة الأساسية لهذا المكون هي عبوته الصغيرة من نوع SMD، مما يتيح تقليصًا كبيرًا في حجم اللوحة ومساحة المعدات مقارنةً بـ LEDs التقليدية ذات الإطار الرصاصي. يدعم هذا التصغير كثافة تعبئة أعلى على لوحات الدوائر المطبوعة ويقلل من متطلبات مساحة التخزين. تجعل طبيعة العبوة خفيفة الوزن مناسبة بشكل خاص للتطبيقات المصغرة والمحدودة المساحة. المنتج متوافق مع عمليات التصنيع الخالية من الرصاص ومصمم للبقاء ضمن معايير الامتثال لـ RoHS.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا LED متعدد الاستخدامات ويجد تطبيقًا في عدة مجالات رئيسية:

• الإضاءة الخلفية:مثالي لمؤشرات لوحة القيادة وإضاءة المفاتيح.
• الاتصالات:يعمل كمؤشرات حالة وإضاءة خلفية لأجهزة مثل الهواتف وآلات الفاكس.
• تقنية العرض:يستخدم للإضاءة الخلفية المسطحة لشاشات LCD والمفاتيح والرموز.
• الاستخدام العام:مناسب لمجموعة واسعة من مهام المؤشرات والإضاءة في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا لمعايير الأداء الرئيسية للـ LED تحت ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C).

2.1 اختيار الجهاز والتركيب المادي

يتم بناء شريحة LED باستخدام مادة أشباه الموصلات من نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، المسؤولة عن إصدار الضوء الأزرق. راتنج التغليف شفاف تمامًا، مما يحسن إخراج الضوء ونقاء اللون.

2.2 القيم القصوى المطلقة

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

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت - تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يتلف وصلة الـ LED.
• تيار التشغيل الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير - أقصى تيار مستمر للتشغيل الموثوق.
• تيار التشغيل الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير (دورة عمل 1/10 @1 كيلوهرتز) - مناسب للتشغيل النبضي وليس للاستخدام المستمر.
• تبديد الطاقة (P_d):95 ميغاواط - أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):2000 فولت - يشير إلى مستوى متوسط من الحساسية للـ ESD؛ إجراءات التعامل المناسبة ضرورية.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40°C إلى +85°C - نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الطبيعي.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40°C إلى +90°C.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق عند 260°C لمدة 10 ثوانٍ أو اللحام اليدوي عند 350°C لمدة 3 ثوانٍ.

2.3 الخصائص الكهروضوئية

تحدد هذه المعلمات إخراج الضوء والسلوك الكهربائي تحت تيار اختبار قياسي قدره 5 مللي أمبير.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من 11.5 مللي كانديلا كحد أدنى إلى 28.5 مللي كانديلا كحد أقصى. لم يتم تحديد القيمة النموذجية، مما يشير إلى أن الأداء يُدار من خلال نظام تصنيف (binning).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي). تجعل هذه الزاوية الواسعة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة أو وضوح الرؤية من زوايا متعددة.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):468 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):يتراوح من 465 نانومتر إلى 475 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بنقطة اللون.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):35 نانومتر (نموذجي). يحدد هذا انتشار الطيف المنبعث حول الطول الموجي الذروي.
• جهد التشغيل الأمامي (V_F):يتراوح من 2.7 فولت إلى 3.2 فولت عند 5 مللي أمبير. يجب على المصممين مراعاة نطاق الجهد هذا عند اختيار مقاومات تحديد التيار.

ملاحظة على التسامحات:تحدد ورقة البيانات التسامحات التصنيعية: شدة الإضاءة (±11%)، الطول الموجي السائد (±1 نانومتر)، وجهد التشغيل الأمامي (±0.05 فولت). هذه حرجة لفهم التباين بين الوحدات الفردية.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في التطبيقات، يتم فرز LEDs (تصنيفها) بناءً على معايير رئيسية. يستخدم هذا الجهاز نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف LEDs إلى أربع فئات (L1، L2، M1، M2) بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند I_F=5 مللي أمبير. يسمح هذا للمصممين باختيار درجة السطوع المطلوبة لتطبيقهم، مما يضمن مظهرًا موحدًا في تصميمات LED المتعددة.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم التحكم في اللون (الدرجة اللونية) عن طريق الفرز إلى فئتين للطول الموجي: X (465-470 نانومتر) و Y (470-475 نانومتر). يقلل هذا من التباين اللوني داخل التجميع.

3.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تصنيف LEDs إلى خمس مجموعات (29 إلى 33) بناءً على انخفاض جهد التشغيل الأمامي عند I_F=5 مللي أمبير. معرفة فئة V_Fيمكن أن تساعد في تصميم دوائر دفع تيار أكثر اتساقًا، خاصةً عند توصيل LEDs على التوازي.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح سلوك الجهاز تحت ظروف متغيرة. هذه أساسية لتصميم دائرة قوية.

• شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار التشغيل الأمامي:يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار. إنه غير خطي، والتشغيل فوق التيار الموصى به يؤدي إلى عوائد متناقصة وزيادة الحرارة.
• جهد التشغيل الأمامي مقابل تيار التشغيل الأمامي:يوضح خاصية IV للدايود. يزداد الجهد لوغاريتميًا مع التيار.
• منحنى تخفيض تصنيف تيار التشغيل الأمامي:يشير إلى كيفية ضرورة تقليل أقصى تيار تشغيل أمامي مستمر مسموح به مع زيادة درجة الحرارة المحيطة فوق 25°C لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح أن إخراج الضوء عادةً ما ينخفض مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو اعتبار رئيسي لإدارة الحرارة.
• توزيع الطيف:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، متمركز حول 468 نانومتر بعرض نطاق نموذجي 35 نانومتر.
• مخطط الإشعاع:رسم قطبي يوضح التوزيع المكاني لشدة الضوء، مؤكدًا زاوية الرؤية البالغة 120 درجة.

5. المعلومات الميكانيكية وبيانات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

توفر ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للأبعاد لعبوة الـ LED. تشمل الأبعاد الحرجة الطول الإجمالي والعرض والارتفاع، بالإضافة إلى وضع وحجم الأطراف القابلة للحام. جميع التسامحات غير المحددة هي ±0.1 مم.

5.2 تصميم وسادة اللحام الموصى به

تم توفير تخطيط مقترح لوسادة اللحام لتصميم PCB. تنص ورقة البيانات صراحةً على أن هذا للإشارة فقط ويجب تعديله بناءً على عمليات التصنيع الفردية ومتطلبات الحرارة. تصميم الوسادة المناسب أمر بالغ الأهمية للحام الموثوق والقوة الميكانيكية.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الالتزام بهذه الإرشادات أمر بالغ الأهمية للحفاظ على موثوقية الجهاز وأدائه.

6.1 توافق عملية اللحام

الـ LED متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري. تم توفير ملف درجة حرارة مفصل لإعادة التدفق الخالية من الرصاص، يحدد التسخين المسبق، والوقت فوق السائل (217°C)، ودرجة الحرارة القصوى (260°C كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى)، ومعدلات التبريد. لا ينبغي إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين.

6.2 احتياطات اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، يجب أن تكون درجة حرارة طرف المكواة أقل من 350°C، ويتم تطبيقها لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ لكل طرف. يوصى بمكواة منخفضة الطاقة (<25 واط)، مع فاصل زمني يزيد عن ثانيتين بين لحام كل طرف لمنع الصدمة الحرارية.

6.3 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة LEDs في أكياس مقاومة للرطوبة مع مجفف.

• قبل الفتح:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية.
• بعد الفتح:"عمر الأرضية" هو سنة واحدة عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يجب إعادة إغلاق الأجزاء غير المستخدمة.
• التجفيف:إذا تغير مؤشر المجفف أو تم تجاوز وقت التخزين، قم بالتجفيف عند 60±5°C لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام في عملية إعادة التدفق.

6.4 ملاحظات تطبيقية حرجة

• تحديد التيار:مقاوم تحديد تيار خارجي هوإلزامي. خاصية IV الأسية للـ LED تعني أن تغييرًا صغيرًا في الجهد يسبب تغييرًا كبيرًا في التيار، مما قد يؤدي إلى فشل فوري (احتراق).
• تجنب الإجهاد:لا تطبق إجهادًا ميكانيكيًا على الـ LED أثناء التسخين (اللحام) أو عن طريق انحناء PCB بعد ذلك.
• الإصلاح:لا يُنصح بالإصلاح بعد اللحام. إذا كان لا مفر منه، يجب استخدام مكواة لحام برأس مزدوج لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد ومنع الإجهاد الحراري الضار. يجب تقييم التأثير على خصائص الـ LED مسبقًا.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات البكرة والشريط

يتم توريد الجهاز في شريط 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، متوافق مع معدات الاختيار والوضع التلقائي القياسية. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. تم توفير رسومات أبعاد تفصيلية للشريط الحامل والبكرة.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة رموز:

• P/N:رقم المنتج.
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (كود التصنيف).
• HUE:إحداثيات اللونية ورتبة الطول الموجي السائد (كود التصنيف).
• REF:رتبة جهد التشغيل الأمامي (كود التصنيف).
• LOT No:رقم الدفعة القابل للتتبع.

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تصميم الدائرة الكهربائية

استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي لضبط تيار التشغيل الأمامي. احسب قيمة المقاوم باستخدام أقصى جهد تشغيل أمامي من ورقة البيانات (3.2 فولت) وجهد التغذية المستهدف لضمان ألا يتجاوز التيار 25 مللي أمبير تحت أسوأ الظروف. ضع في اعتبارك تصنيف جهد التشغيل الأمامي إذا كنت تصمم مصفوفات متوازية لضمان تقاسم التيار.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن العبوة صغيرة، فإن تبديد الطاقة (حتى 95 ميغاواط) يولد حرارة. استخدم منحنى التخفيض للحد من التيار في درجات الحرارة المحيطة العالية. تأكد من استخدام مساحة نحاسية كافية في PCB أو ثقوب حرارية إذا كنت تعمل بتيارات عالية أو في بيئات دافئة للحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود والحفاظ على إخراج الضوء وعمر التشغيل.

8.3 التكامل البصري

توفر زاوية الرؤية البالغة 120 درجة انبعاثًا واسعًا. للتطبيقات التي تتطلب ضوءًا مركزًا، ستكون العدسات الخارجية أو العواكس ضرورية. الراتنج الشفاف تمامًا مناسب للاستخدام مع البصريات الثانوية.

9. المقارنة التقنية وتحديد الموقع

مقارنةً بـ LEDs ذات الثقب المار، يقدم نوع SMD هذا مزايا واضحة في التصغير، والملاءمة للتجميع الآلي، وأداء تردد عالٍ أفضل بسبب محاثة طفيلية أقل. داخل قطاع LED SMD الأزرق، فإن عوامل التمييز الرئيسية هي مزيجه المحدد من الطول الموجي 468 نانومتر، وزاوية الرؤية الواسعة 120 درجة، ونظام التصنيف ثلاثي المعلمات التفصيلي الذي يسمح باتساق عالٍ في التطبيقات المتطلبة. تصنيف ESD البالغ 2000 فولت قياسي؛ قد تتطلب التصميمات في بيئات ذات مخاطر ESD أعلى حماية خارجية إضافية.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: لماذا مقاوم تحديد التيار ضروري تمامًا؟

ج: جهد التشغيل الأمامي للـ LED له معامل درجة حرارة سالب وتسامح تصنيعي. بدون مقاوم، يمكن أن يؤدي زيادة صغيرة في جهد التغذية أو انخفاض في V_Fبسبب التسخين إلى جعل التيار يرتفع بشكل لا يمكن السيطرة عليه، مما يؤدي إلى هروب حراري سريع وتدمير.

س: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بمصدر طاقة 3.3 فولت بدون مقاوم؟

ج: لا. حتى لو كان 3.3 فولت ضمن نطاق V_F(2.7-3.2 فولت)، فإن عدم وجود حد للتيار يجعل الدائرة حساسة للغاية للتغيرات. يمكن أن يتجاوز التيار بسهولة الحد الأقصى البالغ 25 مللي أمبير، مما يتلف الـ LED.

س: ماذا تعني رموز التصنيف (L1، M2، X، Y، 30، 31) لتصميمي؟

ج> تسمح لك بتحديد السطوع واللون والاتساق الكهربائي الذي تحتاجه. لعرض متعدد LEDs، يضمن تحديد فئات ضيقة (مثلًا، كلها M1 للشدة، كلها X للطول الموجي) مظهرًا موحدًا. معرفة فئة V_Fيساعد في التنبؤ باستهلاك الطاقة.

س: كم مرة يمكنني إعادة لحام إعادة التدفق لهذا المكون؟

ج> تحدد ورقة البيانات حدًا أقصى يبلغ دورتي لحام إعادة تدفق. تتعرض كل دورة المكون لإجهاد حراري، وتجاوز هذا الحد يمكن أن يضر بالروابط الداخلية أو مادة التغليف.

11. دراسة حالة للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة بـ 20 LED أزرق موحد.

1. المواصفات:اختر فئات للاتساق. اختر كل LEDs من فئة الشدة M1 (18.0-22.5 مللي كانديلا) وفئة الطول الموجي X (465-470 نانومتر) لضمان مطابقة السطوع واللون.
2. تصميم الدائرة:باستخدام مصدر طاقة 5 فولت وتيار مستهدف 20 مللي أمبير (أقل من الحد الأقصى 25 مللي أمبير للهامش). باستخدام أقصى V_Fبقيمة 3.2 فولت، احسب R = (5 فولت - 3.2 فولت) / 0.020 أمبير = 90 أوم. استخدم القيمة القياسية التالية (91 أوم). أعد حساب التيار الفعلي مع الحد الأدنى لـ V_F: I = (5 فولت - 2.7 فولت) / 91 = ~25.3 مللي أمبير (لا يزال عند الحد، مقبول مع التصنيف). نهج أكثر أمانًا هو استخدام 100 أوم.
3. تخطيط PCB:ضع وسائد اللحام الموصى بها. قم بتضمين إغاثة حرارية صغيرة متصلة بمستوى أرضي للمساعدة في تبديد الحرارة، حيث يمكن أن تصل الطاقة الإجمالية لـ 20 LED إلى ~1.3 واط.
4. التجميع:اتبع ملف إعادة التدفق المقدم. احتفظ بالبكرات المغلقة في خزانة جافة حتى تصبح جاهزة للاستخدام في آلة الاختيار والوضع.

12. مبدأ التشغيل

هذا جهاز فوتوني أشباه الموصلات. عندما يتم تطبيق جهد تشغيل أمامي يتجاوز طاقة فجوة النطاق عبر وصلة p-n من InGaN، تتداخل الإلكترونات والثقوب. في نظام المادة هذا، يتم إصدار الطاقة المنطلقة أثناء التداخل كفوتونات (ضوء) بطول موجي يتوافق مع طاقة فجوة النطاق لسبيكة InGaN، والتي تم هندستها لإنتاج ضوء أزرق متمركز حول 468 نانومتر. يعمل راتنج الإيبوكسي الشفاف تمامًا على حماية الشريحة، ويعمل كعدسة لتشكيل إخراج الضوء، ويعزز استخراج الضوء من أشباه الموصلات.

13. اتجاهات التكنولوجيا

تمثل LEDs InGaN الزرقاء تقنية ناضجة وأساسية. تشمل الاتجاهات في صناعة LED الأوسع التي تؤثر على مكونات مثل هذا:

• زيادة الكفاءة:يهدف التطوير المستمر إلى تحسين الكفاءة الكمومية الداخلية (مزيد من الضوء الناتج لكل إلكترون) وكفاءة استخراج الضوء (مزيد من الضوء يهرب من الشريحة).
• التصغير:يستمر السعي نحو أجهزة أصغر (مثل LED SMD هذا)، مما يتيح منتجات إلكترونية أكثر إحكاما.
• تحسين اتساق اللون:تقود عمليات النمو البلوري المتقدم والتصنيف إلى توزيعات أضيق للطول الموجي والشدة، مما يقلل الحاجة إلى التصنيف الانتقائي في بعض التطبيقات.
• تعزيز الموثوقية:تهدف التحسينات في مواد التغليف وتقنيات ربط القطعة إلى زيادة عمر التشغيل ومقاومة الإجهاد الحراري والبيئي.

يقع هذا المكون ضمن هذه الاتجاهات، ويقدم حلاً موثوقًا ومعياريًا لتطبيقات المؤشر والإضاءة الخلفية الزرقاء حيث يكون الطول الموجي المحدد وحجم العبوة من المتطلبات الرئيسية.