ورقة بيانات LED SMD 17-215/BHC-BP2Q2M/3T شريحة زرقاء - 2.0x1.25x0.8مم - 3.35 فولت نموذجي - 20 مللي أمبير - 75 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يعد 17-215/BHC-BP2Q2M/3T ديودًا باعثًا للضوء (LED) من نوع السطح المثبت (SMD) يستخدم شريحة أشباه موصلات من إن-غا-ن (نيترايد الغاليوم الإنديوم) لإنتاج الضوء الأزرق. تم تصميم هذا المكون لعمليات التصنيع الإلكتروني الآلي الحديثة، حيث يوفر مساحة صغيرة تتيح كثافة أعلى للوحة وتصغير المعدات النهائية مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي.

1.1 المزايا الأساسية وتحديد موقع المنتج

تنبع المزايا الأساسية لهذا LED من عبوته من نوع SMD. يسمح حجمه الأصغر بشكل كبير بتقليل مساحة لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، ومتطلبات مساحة تخزين أقل، ويساهم في النهاية في تطوير أجهزة إلكترونية أصغر حجمًا وأخف وزنًا. تجعل طبيعة العبوة الخفيفة منها مناسبة بشكل خاص للتطبيقات المصغرة والمحمولة. يتم وضع المنتج كحل عام للإشارة والإضاءة الخلفية، متوافق مع المعايير البيئية والتصنيعية المعاصرة.

1.2 المواصفات البيئية والامتثال

يلتزم هذا المكون بعدة معايير صناعية رئيسية. يتم تصنيعه كمنتج خالٍ من الرصاص. المواد المستخدمة تتوافق مع لائحة الاتحاد الأوروبي REACH. علاوة على ذلك، فهو يستوفي متطلبات الخلو من الهالوجين، حيث يكون محتوى البروم (Br) والكلور (Cl) أقل من 900 جزء في المليون لكل منهما، ومجموعهما الإجمالي أقل من 1500 جزء في المليون. تم تصميم المنتج أيضًا ليبقى ضمن مواصفات توجيهية RoHS (تقييد المواد الخطرة).

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

توفر الأقسام التالية تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية للجهاز كما هو محدد في ورقة البيانات. يتم تحديد جميع المعلمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

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

• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• تيار الأمام المستمر (IF):20 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الموصى به للتشغيل الموثوق.
• تيار الأمام الذروي (IFP):100 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10 عند 1 كيلوهرتز) ولا يجب استخدامه لتصميم التيار المستمر.
• تبديد الطاقة (Pd):75 ميغاواط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها، وتحسب كجهد الأمام (VF) * تيار الأمام (IF).
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):150 فولت. يشير هذا إلى حساسية معتدلة للتفريغ الكهروستاتيكي؛ إجراءات التعامل المناسبة ضرورية.
• درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40°C إلى +85°C. الجهاز يعمل ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40°C إلى +90°C.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ، أو اللحام اليدوي عند 350°C لمدة تصل إلى 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية تحت ظروف التشغيل العادية (IF=20mA).

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من 57.00 mcd إلى 112.00 mcd. يتم تحديد القيمة المحددة من خلال عملية التصنيف (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ1/2):130 درجة (نموذجي). هذا يحدد العرض الزاوي الذي تكون فيه شدة الإضاءة نصف شدة الذروة المقاسة عند 0 درجة (على المحور).
• الطول الموجي الذروي (λp):468 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 467.50 نانومتر إلى 473.50 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية لمطابقة لون إخراج LED وهو أيضًا خاضع للتصنيف.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):25 نانومتر (نموذجي). هذا هو العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) لطيف الانبعاث.
• جهد الأمام (VF):يتراوح من 2.75 فولت إلى 3.95 فولت عند 20mA، بقيمة نموذجية حوالي 3.35V. هذه المعلمة مصنفة (انظر القسم 3).
• التيار العكسي (IR):50 μA كحد أقصى عند تطبيق جهد عكسي قدره 5V. تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن الجهاز غير مصمم للتشغيل العكسي؛ هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط.

ملاحظات مهمة بشأن التسامحات:تحدد ورقة البيانات تسامحات التصنيع: شدة الإضاءة (±11%)، الطول الموجي السائد (±1nm)، وجهد الأمام (±0.1V). يجب أخذ هذه في الاعتبار في التصاميم التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في المعلمات.

3. شرح نظام التصنيف

لإدارة الاختلافات الطبيعية في تصنيع أشباه الموصلات، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء. هذا يضمن الاتساق داخل دفعة الإنتاج. يستخدم 17-215 ثلاثة معايير تصنيف مستقلة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED إلى ثلاث فئات بناءً على إخراجها الضوئي عند 20mA:
P2: 57.00 - 72.00 mcd
Q1: 72.00 - 90.00 mcd
Q2: 90.00 - 112.00 mcd

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم التحكم في اللون (درجة اللون الأزرق) عن طريق الفرز إلى فئتين للطول الموجي:
A10: 467.50 - 470.50 nm
A11: 470.50 - 473.50 nm

3.3 تصنيف جهد الأمام

لمساعدة في تصميم تنظيم التيار، يتم تصنيف مصابيح LED حسب انخفاض جهد الأمام عند 20mA:
5: 2.75 - 3.05 V
6: 3.05 - 3.35 V
7: 3.35 - 3.65 V
8: 3.65 - 3.95 V

يشير رمز المنتج المحدد 17-215/BHC-BP2Q2M/3T إلى مجموعة التصنيف لوحدة معينة (على سبيل المثال، B للأزرق، P2/Q2 للشدة، M للطول الموجي، إلخ، وفقًا لشرح الملصق).

4. تحليل منحنى الأداء

بينما تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية في الصفحة 5، لم يتم توفير الرسوم البيانية المحددة في محتوى النص. عادةً، تتضمن هذه المنحنيات:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمام (منحنى I-I):يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة غير خطية، ليصل في النهاية إلى التشبع.
• جهد الأمام مقابل تيار الأمام (منحنى V-I):يوضح العلاقة الأسية للديود، وهي حاسمة لتصميم دوائر تحديد التيار.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو اعتبار رئيسي لإدارة الحرارة.
• توزيع القدرة الطيفية:رسم بياني يوضح شدة الضوء المنبعث عند كل طول موجي، متمركز حول ذروة 468 نانومتر بعرض نطاق ~25 نانومتر.

يجب على المصممين الرجوع إلى ورقة البيانات الرسومية لهذه المنحنيات لنمذجة الأداء تحت ظروف غير قياسية (تيارات مختلفة، درجات حرارة).

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يحتوي LED على عبوة SMD مستطيلة مدمجة. الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر، تسامح ±0.1 مم ما لم يُحدد خلاف ذلك) هي:
- الطول الكلي: 2.0 مم
- العرض الكلي: 1.25 مم
- الارتفاع الكلي: 0.8 مم
- يتم تعريف أبعاد الرصاص (الطرف) والتباعد لتوافق البصمة القياسية 0603 (إمبراطوري) أو ما شابه. عادةً ما يتم تحديد الكاثود بواسطة علامة على العبوة.

5.2 تحديد القطبية

القطبية الصحيحة ضرورية. تتضمن العبوة مؤشرًا مرئيًا (مثل شق، نقطة، أو زاوية مائلة) للدلالة على طرف الكاثود. يجب أن يتطابق تصميم بصمة PCB مع هذا الاتجاه.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الالتزام بهذه الإرشادات أمر بالغ الأهمية للموثوقية ومنع التلف أثناء التجميع.

6.1 منحنى لحام إعادة التدفق (خالي من الرصاص)

منحنى درجة الحرارة الموصى به أمر بالغ الأهمية:
- التسخين المسبق:150-200°C لمدة 60-120 ثانية.
- الوقت فوق السائل (217°C):60-150 ثانية.
- درجة الحرارة الذروية:260°C كحد أقصى.
- الوقت ضمن 5°C من الذروة:10 ثوانٍ كحد أقصى.
- معدل التسخين:3°C/ثانية كحد أقصى.
- معدل التبريد:6°C/ثانية كحد أقصى.
الحد:يجب ألا يتم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي لا مفر منه:
- درجة حرارة طرف المكواة:<350°C.
- وقت التلامس لكل طرف: ≤ 3 ثوانٍ.
- قوة مكواة اللحام: ≤ 25 واط.
- اسمح بفاصل زمني لا يقل عن 2 ثانية بين لحام كل طرف.
يحمل اللحام اليدوي مخاطر أعلى للتلف الحراري.

6.3 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في كيس حاجز مقاوم للرطوبة مع مجفف.
1. لا تفتح الكيس حتى تصبح جاهزًا للاستخدام.
2. بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة عند ≤ 30°C و ≤ 60% رطوبة نسبية.
3. "عمر الأرضية" بعد الفتح هو 168 ساعة (7 أيام).
4. إذا تم تجاوز ذلك، أو إذا تغير لون مؤشر المجفف، فإن التجفيف مطلوب: 60 ±5°C لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

6.4 احتياطات الاستخدام

• تحديد التيار:مقاوم تحديد التيار الخارجيإلزامي. تعني خاصية V-I الأسية لـ LED أن تغييرًا صغيرًا في الجهد يسبب تغييرًا كبيرًا في التيار، مما يؤدي إلى احتراق فوري بدون مقاوم.
• تجنب الإجهاد:تجنب الإجهاد الميكانيكي على العبوة أثناء اللحام ولا تشوه PCB بعد التجميع.
• الإصلاح:غير موصى به. إذا كان ضروريًا تمامًا، استخدم مكواة لحام ذات طرف مزدوج لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد ورفع المكون لتجنب تلف الوسادة. تحقق من وظيفة الجهاز بعد الإصلاح.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات في شريط ناقل بارز قياسي في الصناعة على بكرات قطرها 7 بوصات.
- عرض الشريط:8 مم.
- الجيوب لكل بكرة:3000 قطعة.
- يتم توفير أبعاد البكرة، الشريط الناقل، وشريط الغطاء التفصيلية في رسومات ورقة البيانات.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حرجة للتتبع والتحقق:
- CPN:رقم جزء العميل.
- P/N:رقم جزء الشركة المصنعة (على سبيل المثال، 17-215/BHC-BP2Q2M/3T).
- QTY:كمية التعبئة.
- CAT:رتبة شدة الإضاءة (على سبيل المثال، P2، Q1، Q2).
- HUE:رتبة اللونية/الطول الموجي السائد (على سبيل المثال، A10، A11).
- REF:رتبة جهد الأمام (على سبيل المثال، 5، 6، 7، 8).
- رقم الدفعة:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:لوحات عدادات الأجهزة، مفاتيح الغشاء، ولوحات المفاتيح.
• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للهواتف، آلات الفاكس، ومعدات الشبكات.
• شاشات LCD:إضاءة خلفية حافة أو مباشرة لشاشات LCD أحادية اللون أو ملونة صغيرة.
• إشارة عامة:حالة الطاقة، مؤشرات الوضع، وإشارات بصرية أخرى في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

8.2 اعتبارات تصميم الدائرة

1. قيادة التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي. احسب قيمة المقاوم R = (Vsupply - VF) / IF. استخدم أقصى VF من الفئة (على سبيل المثال، 3.95V) لحساب أسوأ حالة تيار لضمان ألا يتجاوز IF أبدًا 20mA.
2. إدارة الحرارة:بينما تبديد الطاقة منخفض، تأكد من وجود نحاس PCB كافٍ أو تهوية إذا كان التشغيل عند درجات حرارة محيطة عالية (>70°C) للحفاظ على إخراج الضوء وطول العمر.
3. حماية ESD:نفذ حماية ESD على خطوط الإدخال إذا كان LED يمكن للمستخدم الوصول إليه، واتبع إجراءات التعامل الآمنة من ESD أثناء التجميع.

8.3 قيود التطبيق

تحتوي ورقة البيانات على إخلاء مسؤولية حرج. هذا المنتج مخصص للتطبيقات التجارية والصناعية العامة. إنهليسمصممًا أو مؤهلًا خصيصًا للتطبيقات عالية الموثوقية حيث يمكن أن يؤدي الفشل إلى عواقب وخيمة. وهذا يشمل، على سبيل المثال لا الحصر:
- الأنظمة العسكرية، الجوية، أو الطيران.
- أنظمة السلامة أو الأمان للسيارات (مثل أضواء الفرامل، مؤشرات الوسادة الهوائية).
- معدات طبية داعمة للحياة أو حرجة.
لمثل هذه التطبيقات، يجب الحصول على مكونات ذات مؤهلات وبيانات موثوقية مناسبة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

بينما تتطلب المقارنة المباشرة بيانات منافس محددة، يمكن استنتاج المميزات الرئيسية لمنصة LED هذه:

• مقارنة بمصابيح LED SMD أكبر (مثل 3528، 5050):الميزة الأساسية لـ 17-215 هي بصمته الدنيا (حجم 0603 تقريبًا)، مما يتيح أعلى كثافة للمؤشرات أو نقاط الإضاءة الخلفية.
• مقارنة بمصابيح LED ذات الثقب المار:يوفر توفيرًا هائلاً في المساحة، توافقًا مع التثبيت الآلي، وموثوقية أفضل من خلال القضاء على اللحام اليدوي وإجهاد ثني الرصاص.
• مقارنة بمصابيح LED غير المصنفة:يوفر التصنيف ثلاثي الاتجاهات (الشدة، الطول الموجي، الجهد) للمصممين أداءً متوقعًا ومتسقًا، وهو أمر ضروري للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا أو مطابقة تيار دقيقة في مصفوفات متوازية.
• الامتثال:امتثال RoHS، REACH، والخلو من الهالوجين هو توقع قياسي ولكنه يبقى متطلبًا رئيسيًا في السوق.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 30mA لمزيد من السطوع؟
ج:لا. الحد الأقصى المطلق لتصنيف تيار الأمام المستمر (IF) هو 20mA. تجاوز هذا التصنيف يضر بالموثوقية وقد يسبب فشلاً فوريًا أو مبكرًا. تصنيف الذروة 100mA هو للنبضات القصيرة جدًا فقط.

س2: نطاق جهد الأمام واسع (2.75-3.95V). كيف أصمم دوارتي؟
ج:يجب أن تصمم لأسوأ حالة (أعلى) VF لضمان أن مقاوم تحديد التيار يوفر تحكمًا كافيًا في التيار لجميع الوحدات. استخدام أقصى VF (3.95V) في حساب المقاوم يضمن ألا يتجاوز أي LED حد 20mA، حتى لو كان VF الفعلي أقل.

س3: ماذا يحدث إذا قمت بلحام هذا LED أكثر من مرتين؟
ج:تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أنه لا ينبغي إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين. يمكن لدورات الحرارة الإضافية أن تسبب إجهادًا لروابط الأسلاك الداخلية، أو تدهور عدسة الإيبوكسي، أو تقشير العبوة، مما يؤدي إلى تقليل الموثوقية أو فشل كارثي.

س4: LED مصنف للتشغيل من -40°C إلى +85°C. هل سيعمل عند 90°C؟
ج:درجة حرارة التشغيل هي تصنيف، وليس مواصفة أداء. بينما قد لا يفشل فورًا عند 90°C، فإن شدة إضاءته ستقل بشكل كبير، وسيتم تقصير عمره الافتراضي بشكل كبير، ولا يتم ضمان التشغيل. صمم النظام للحفاظ على البيئة المحيطة بـ LED ضمن النطاق المصنف.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة بـ 10 مصابيح LED زرقاء موحدة.
1. اختيار التصنيف:لضمان التوحيد البصري، حدد فئات ضيقة لكل من شدة الإضاءة (على سبيل المثال، كلها Q2: 90-112 mcd) والطول الموجي السائد (على سبيل المثال، كلها A10: 467.5-470.5 nm). قد يكون هذا متطلب طلب خاص.
2. تصميم الدائرة:باستخدام مصدر طاقة 5V وأسوأ حالة VF وهي 3.95V (من الفئة 8). المقاوم المطلوب R = (5V - 3.95V) / 0.020A = 52.5 أوم. استخدم القيمة القياسية الأقرب (على سبيل المثال، 56 أوم). إعادة حساب التيار الفعلي لـ VF نموذجي 3.35V: I = (5V - 3.35V) / 56 = 29.5mA. هذا يتجاوز تصنيف 20mA! لذلك، يجب استخدام الحد الأدنى لـ VF (2.75V) لحساب أقصى تيار ممكن: I_max = (5V - 2.75V) / 56 = 40.2mA. هذا خطير. الحل هو استخدام مقاوم أكبر. استهداف 15mA للهامش: R = (5V - 2.75V) / 0.015A ≈ 150 أوم. هذا يضمن بقاء التيار بين 10mA (لـ VF=3.95V) و 15mA (لـ VF=2.75V)، بأمان أقل من حد 20mA لجميع الفئات.
3. التخطيط:ضع مصابيح LED باتجاه متسق. وفر وسائد تخفيف حرارة صغيرة إذا لزم الأمر، ولكن تأكد من وجود حشوات لحام جيدة.
4. التجميع:اتبع منحنى إعادة التدفق بدقة. قم بتخزين البكرات المفتوحة في خزانة جافة إذا لم تستخدم خلال 7 أيام.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعمل هذا LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. المنطقة النشطة مكونة من إن-غا-ن. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة تشغيل الديود، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد هذه حاملات الشحنة، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة إن-غا-ن طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأزرق (~468 نانومتر). تعمل عبوة راتنج الإيبوكسي على حماية شريحة أشباه الموصلات، تشكيل حزمة إخراج الضوء (زاوية رؤية 130 درجة)، وتوفير الهيكل الميكانيكي لللحام.

13. الاتجاهات والسياق التكنولوجي

يمثل LED 17-215 مرحلة ناضجة في تكنولوجيا LED SMD. تشمل الاتجاهات الرئيسية في هذا القطاع:
- زيادة الكفاءة:يهدف التطوير المستمر لتقنيات النمو الطبقي لإنتاج المزيد من اللومن لكل واط (الفعالية)، مما يقلل استهلاك الطاقة لإخراج ضوئي معين.
- التصغير:يستمر السعي نحو عبوات أصغر (مثل أحجام 0402، 0201 إمبراطوري) لتمكين مصفوفات إضاءة أعلى كثافة والتكامل في أجهزة أصغر حجمًا.
- تحسين اتساق اللون:تؤدي التطورات في خوارزميات التصنيف والتحكم في التصنيع على مستوى الرقاقة إلى توزيعات معلمات أضيق، مما يقلل الحاجة إلى اختيارات تصنيف ضيقة مكلفة.
- تعزيز الموثوقية:يركز البحث على مواد عبوات أكثر متانة، طرق ربط القطعة، والفسفور (لمصابيح LED البيضاء) على إطالة عمر التشغيل، خاصة تحت ظروف درجة الحرارة العالية والرطوبة العالية.
- التكامل الذكي:يتضمن اتجاه أوسع دمج دوائر التحكم (مثل مشغلات التيار الثابت، إمكانية التعيين) مباشرة مع شريحة LED على مستوى العبوة، على الرغم من أن هذا أكثر شيوعًا في مصابيح LED القوية منه في المؤشرات الصغيرة.

يناسب هذا المكون المشهد كحل موثوق وفعال من حيث التكلفة ومعياري لاحتياجات المؤشر الأساسية والإضاءة الخلفية، مستفيدًا من عمليات التصنيع الراسخة.