ورقة بيانات LED SMD 15-21/BHC-AN1P2/2T - أزرق - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 20mA - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 15-21/BHC-AN1P2/2T مصباح LED أزرق صغيرًا جدًا مُصممًا للتركيب السطحي، مُخصصًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب كثافة عالية للمكونات. تكمن ميزته الأساسية في مساحته المُصغرة بشكل كبير مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الأطراف المعدنية، مما يتيح تصميم لوحات دوائر مطبوعة (PCB) أصغر حجمًا ومنتجات نهائية أكثر إحكامًا. تم تصنيع الجهاز باستخدام تقنية شريحة InGaN (نيتريد الإنديوم والغاليوم)، مُغلفة براتنج شفاف تمامًا، تُصدر ضوءًا في الطيف الأزرق. وهو متوافق بالكامل مع توجيهات RoHS وREACH وخالي من الهالوجين، مما يجعله مناسبًا لعمليات التصنيع الصديقة للبيئة.

1.1 المزايا الأساسية

تشمل الفوائد الرئيسية لهذا المصباح حجمه الصغير للغاية (2.0 مم × 1.25 مم × 0.8 مم)، مما يساهم مباشرة في تقليل مساحة التخزين وزيادة كثافة التعبئة على لوحات الدوائر المطبوعة. طبيعته خفيفة الوزن تجعله مثاليًا للتطبيقات المحمولة والمصغرة. يتم توريد المكون على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يضمن التوافق مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة (Pick-and-Place). علاوة على ذلك، تم تصميمه لتحمل عمليات اللحام القياسية بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري، مما يسهل الإنتاج الضخم بكفاءة.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا المصباح متعدد الاستخدامات ويجد تطبيقات في أدوار الإضاءة والتشوير المختلفة. تشمل التطبيقات الشائعة: الإضاءة الخلفية لطبلونات لوحات القيادة، والمفاتيح، ولوحات المفاتيح. في معدات الاتصالات، يعمل كمؤشرات حالة وإضاءة خلفية لأجهزة مثل الهواتف وآلات الفاكس. كما أنه مناسب لتوفير إضاءة خلفية مسطحة للشاشات الكريستالية السائلة (LCD) ووظائف المؤشرات العامة التي تتطلب مصدر ضوء أزرق مضغوط وموثوق.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا للمواصفات الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية للجهاز كما هي مُحددة في جداول القيم القصوى المطلقة والخصائص الكهروبصرية.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف تشغيل. أقصى جهد عكسي (V_R) هو 5 فولت. تجاوز هذا يمكن أن يسبب انهيار الوصلة. أقصى تيار أمامي مستمر (I_F) مقدر بـ 25 مللي أمبير. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروي (I_FP) قدره 100 مللي أمبير تحت دورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلو هرتز. أقصى تبديد للطاقة (P_d) هو 95 ملي واط، محسوبًا كحاصل ضرب الجهد الأمامي والتيار. يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهروستاتيكي (ESD) بقيمة 150 فولت وفقًا لنموذج الجسم البشري (HBM). نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr) هو من -40°C إلى +85°C، وتمتد درجة حرارة التخزين (T_stg) قليلاً إلى -40°C إلى +90°C. منحنى درجة حرارة اللحام بالغ الأهمية: لإعادة التدفق، يتم تحديد ذروة 260°C كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ؛ للحام اليدوي، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350°C لمدة 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروبصرية

يتم قياس هذه المعلمات في ظروف اختبار قياسية بدرجة حرارة محيطة 25°C وتيار أمامي 20 مللي أمبير. شدة الإضاءة (I_v) لها قيمة نموذجية ضمن نطاق واسع محدد بنظام التصنيف، بحد أدنى 28.5 مللي كانديلا وحد أقصى 72.0 مللي كانديلا. زاوية الرؤية (2θ1/2) هي نموذجيًا 130 درجة، مما يشير إلى نمط انبعاث واسع ومنتشر. الطول الموجي الذروي (λ_p) هو نموذجيًا 468 نانومتر، والطول الموجي السائد (λ_d) يتراوح من 464.5 نانومتر إلى 476.5 نانومتر، مما يحدد اللون الأزرق المُدرك. عرض النطاق الطيفي (Δλ) هو نموذجيًا 25 نانومتر. الجهد الأمامي (V_F) يتراوح من 2.7 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.7 فولت (الحد الأقصى)، بقيمة نموذجية 3.3 فولت عند 20 مللي أمبير. التيار العكسي (I_R) منخفض جدًا، بحد أقصى 50 ميكرو أمبير عند انحياز عكسي كامل بقيمة 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء. هذا يسمح للمصممين باختيار قطع تلبي متطلبات سطوع ولون محددة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف الناتج الضوئي إلى أربع فئات متميزة: N1 (28.5-36.0 مللي كانديلا)، N2 (36.0-45.0 مللي كانديلا)، P1 (45.0-57.0 مللي كانديلا)، و P2 (57.0-72.0 مللي كانديلا). ينطبق تسامح ±11% داخل كل فئة. يجب على المصممين مراعاة هذا التباين عند التصميم لمستويات السطوع الدنيا في تطبيقهم.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم أيضًا تصنيف اللون (الطول الموجي السائد) للتحكم في تباين الدرجة اللونية. الفئات هي A9 (464.5-467.5 نانومتر)، A10 (467.5-470.5 نانومتر)، A11 (470.5-473.5 نانومتر)، و A12 (473.5-476.5 نانومتر). يتم تحديد تسامح ±1 نانومتر. هذا التصنيف بالغ الأهمية للتطبيقات التي يكون فيها اتساق اللون عبر مصابيح LED متعددة مهمًا، كما في مصفوفات الإضاءة الخلفية.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما تشير ملف PDF إلى قسم لمنحنيات الخصائص الكهروبصرية النموذجية، لم يتم توفير بيانات رسومية محددة (مثل منحنيات I-V، الشدة مقابل التيار، الطول الموجي مقابل درجة الحرارة) في النص المستخرج. في ورقة البيانات الكاملة، هذه المنحنيات ضرورية لفهم سلوك الجهاز في ظروف غير قياسية. يعتمد المصممون عادةً على مثل هذه المنحنيات للتنبؤ بالأداء عند تيارات تشغيل ودرجات حرارة محيطة مختلفة، مما يؤثر مباشرة على الناتج الضوئي، والجهد الأمامي، والموثوقية طويلة المدى.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق المصباح مع معيار عبوة SMD 15-21. الأبعاد الرئيسية تقريبًا: الطول 2.0 مم، العرض 1.25 مم، الارتفاع 0.8 مم. يحدد الرسم التفصيلي للعبوة موقع وحجم وسادات اللحام (عادةً 0.6 مم × 0.9 مم)، والفراغ بينهما، والتسامحات العامة (عادةً ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك). هذه البيانات الأبعاد الدقيقة بالغة الأهمية لإنشاء نمط أرضي دقيق للوحة الدوائر المطبوعة (Footprint) لضمان اللحام والمحاذاة الصحيحة.

5.2 تحديد القطبية

يتم عادةً تمييز الكاثود (الطرف السالب) على الجهاز، غالبًا بشق صغير، أو نقطة خضراء، أو زاوية مشطوفة على العبوة. يجب أن يوضح رسم الأبعاد المقدم هذه العلامة بوضوح. اتجاه القطبية الصحيح أثناء التجميع إلزامي لكي يعمل الجهاز.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل واللحام السليمان أمران بالغا الأهمية للحفاظ على سلامة وأداء الجهاز.

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق

يتم تحديد منحنى إعادة تدفق خالٍ من الرصاص. يجب أن ترتفع منطقة التسخين المسبق من 150°C إلى 200°C على مدى 60-120 ثانية. يجب أن يكون الوقت فوق درجة حرارة السيولة للقصدير (217°C) من 60 إلى 150 ثانية. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260°C، ويجب أن يكون الوقت عند هذه الذروة بحد أقصى 10 ثوانٍ. أقصى معدل صعود هو 6°C/ثانية، وأقصى معدل هبوط هو 3°C/ثانية. لا ينبغي إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين على نفس الجهاز.

6.2 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس حاجزة مقاومة للرطوبة مع مجفف. يجب عدم فتح الكيس حتى تكون المكونات جاهزة للاستخدام. قبل الفتح، يجب أن تكون ظروف التخزين ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. بعد الفتح، "عمر الأرضية" هو سنة واحدة تحت ظروف ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. إذا أظهر مؤشر المجفف التشبع أو تم تجاوز وقت التخزين، فإنه يلزم معالجة بالخبز عند 60±5°C لمدة 24 ساعة قبل إعادة التدفق لمنع تلف "انفجار الفشار" أثناء اللحام.

6.3 احتياطات اللحام اليدوي والإصلاح

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، يُنصح بالحذر الشديد. يجب استخدام مكواة لحام بدرجة حرارة طرف أقل من 350°C وقدرة أقل من 25 واط. يجب ألا يتجاوز وقت التلامس لكل طرف 3 ثوانٍ. يجب ترك فاصل زمني لا يقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف. يُنصح بشدة بعدم إجراء إصلاح بعد اللحام الأولي. إذا كان لا مفر منه، فيجب استخدام مكواة لحام برأس مزدوج متخصص لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد وتجنب الإجهاد الميكانيكي على العبوة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد المنتج على شريط ناقل بارز بأبعاد مصممة خصيصًا لعبوة 15-21. يتم لف الشريط على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. يتم توفير أبعاد البكرة والشريط وشريط الغطاء في رسومات ورقة البيانات لضمان التوافق مع مغذيات التشغيل الآلي.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة رموز رئيسية: P/N (رقم المنتج: 15-21/BHC-AN1P2/2T)، QTY (كمية التعبئة: 2000)، CAT (رتبة شدة الإضاءة، على سبيل المثال N1، P2)، HUE (رتبة اللونية/الطول الموجي السائد، على سبيل المثال A10، A12)، REF (رتبة الجهد الأمامي)، و LOT No (رقم الدفعة القابل للتتبع). حقل CPN مخصص لرقم الجزء الداخلي للعميل.

8. اقتراحات تصميم التطبيق

8.1 متطلبات تحديد التيار

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. مقاومة تحديد تيار على التوالي إلزامية تمامًا في تصميم الدائرة لمنع الانحراف الحراري والتدمير. تظهر ورقة البيانات أن زيادة طفيفة في الجهد الأمامي يمكن أن تسبب زيادة كبيرة في التيار. يجب حساب قيمة المقاومة بناءً على جهد التغذية (V_supply)، والجهد الأمامي النموذجي للمصباح (V_F، على سبيل المثال 3.3V)، والتيار التشغيلي المطلوب (I_F، يجب أن يكون ≤25 مللي أمبير مستمر). الصيغة هي R = (V_supply - V_F) / I_F.

8.2 اعتبارات إدارة الحرارة

على الرغم من صغر حجمه، فإن المصباح يبدد حرارة (تصل إلى 95 ملي واط). للتشغيل الموثوق طويل المدى، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية أو بالقرب من أقصى تيار، يجب استخدام مساحة نحاسية كافية في لوحة الدوائر المطبوعة (وسادات تخفيف حرارية) لتوصيل الحرارة بعيدًا عن نقاط اللحام وشريحة LED نفسها. التشغيل بتيارات أقل من التصنيف الأقصى يحسن بشكل كبير العمر الافتراضي والموثوقية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يتمثل التمييز الأساسي لمصباح LED عبوة 15-21 مقارنة بمصابيح LED SMD الأكبر حجمًا (مثل 3528، 5050) أو مصابيح LED ذات الثقب في حجمه الفائق الصغر، مما يتيح تصغير التصميم. مقارنة بمصابيح LED المصغرة الأخرى، تشمل مزاياه الرئيسية زاوية رؤية واسعة 130 درجة لإضاءة متساوية، والامتثال للوائح البيئية الصارمة (RoHS، خالٍ من الهالوجين)، ومواصفات قوية للتجميع الآلي بإعادة التدفق. يوفر نظام التصنيف التفصيلي للمصممين معلمات أداء قابلة للتنبؤ للون والسطوع.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح مباشرة من مصدر طاقة 5 فولت بدون مقاومة؟

ج: لا. هذا سيدمر المصباح بالتأكيد تقريبًا. يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار على التوالي كما هو موضح في القسم 8.1.

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي الذروي (λ_p) هو الطول الموجي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدة. الطول الموجي السائد (λ_d) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون المُدرك للمصباح. λ_d أكثر صلة بتحديد اللون.

س: كيف أفسر رموز التصنيف (مثل P2 A11) عند الطلب؟

ج: يحدد رمز التصنيف نطاق الأداء المضمون. "P2" تعني أن شدة الإضاءة بين 57.0 و 72.0 مللي كانديلا. "A11" تعني أن الطول الموجي السائد بين 470.5 و 473.5 نانومتر. يجب عليك اختيار الفئات التي تلبي متطلبات الحد الأدنى من السطوع واتساق اللون لتطبيقك.

س: هل هذا المصباح مناسب لإضاءة طبلون السيارة؟

ج: بينما تم إدراجه للإضاءة الخلفية للطبلون، فإن قسم "قيود التطبيق" ينص صراحةً على أن التطبيقات عالية الموثوقية مثل أنظمة سلامة السيارات قد تتطلب منتجات مختلفة. لمثل هذه التطبيقات الحرجة، من الضروري التشاور مع الشركة المصنعة وربما استخدام مكون مؤهل بمواصفة AEC-Q102.

11. دراسة حالة تصميم واستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة مضغوطة لجهاز طبي محمول.

يتطلب التصميم أربعة مصابيح LED زرقاء للإشارة إلى الحالة في مساحة ضيقة. تم اختيار عبوة 15-21 لحجمها الصغير. يختار المصمم فئة السطوع P1 (45-57 مللي كانديلا) لضمان وضوح الرؤية الكافي. يتم اختيار فئة الطول الموجي A10 (467.5-470.5 نانومتر) لاتساق اللون. يتم تشغيل الدائرة بواسطة خط طاقة 3.3 فولت. باستخدام الجهد الأمامي النموذجي 3.3 فولت عند 20 مللي أمبير، سيتم استخدام مقاومة صغيرة جدًا على التوالي (على سبيل المثال 0-1 أوم) أو محرك تيار ثابت مضبوط على 18 مللي أمبير (للهامش). يتضمن تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة وسادات حرارية متصلة بمستوى أرضي لتبديد الحرارة. يتبع التجميع منحنى إعادة التدفق المحدد، ويتم استخدام الأجهزة الحساسة للرطوبة خلال عمر الأرضية المحدد بعد فتح الكيس.

12. مبدأ التشغيل

يعمل هذا المصباح على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات من النوع p-n. المنطقة النشطة مصنوعة من InGaN. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج للوصلة، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة. عندما تتحد هذه حاملات الشحنة مرة أخرى، 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 التغليف بالراتنج الشفاف تمامًا شريحة أشباه الموصلات ويعمل كعدسة لتشكيل حزمة إخراج الضوء.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتم دفع تطوير مصابيح LED SMD مثل عبوة 15-21 من خلال الاتجاه المستمر نحو التصغير وزيادة الوظائف في الأجهزة الإلكترونية. تشمل الاتجاهات الرئيسية في هذا القطاع: الاستمرار في تقليل حجم العبوة مع الحفاظ على الناتج الضوئي أو زيادته (كفاءة أعلى)، وتحسين تجسيد اللون واتساقه من خلال التصنيف المتقدم وتقنية الشرائح، وتعزيز الموثوقية للتشغيل في البيئات القاسية (درجة حرارة أعلى، رطوبة). علاوة على ذلك، تمثل التكامل مع محركات ذكية وتطوير مصفوفات micro-LED لتطبيقات العرض اتجاهات مستقبلية مهمة في تكنولوجيا الإضاءة الصلبة.