ورقة بيانات LED SMD 19-117 الأزرق - الحجم 1.6x0.8x0.6 مم - الجهد 2.6-3.0 فولت - الطاقة 40 مللي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 19-117 ثنائي باعث للضوء (LED) أزرق صغير الحجم ومركب على السطح، مُصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب التصغير والموثوقية العالية. يستخدم هذا المكون تقنية شريحة InGaN لإنتاج إشعاع أزرق بطول موجي ذروة نموذجي يبلغ 468 نانومتر. تشمل مزاياه الرئيسية بصمة أصغر بكثير مقارنة بمصابيح LED ذات الأطراف التقليدية، مما يتيح كثافة تركيب أعلى على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، وتقليل حجم المعدات، وخفة الوزن للأجهزة المحمولة والمصغرة. المنتج خالٍ تمامًا من الرصاص، ويشمل حماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، ويتوافق مع توجيهات RoHS، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم تحديد تشغيل الجهاز ضمن حدود كهربائية وحرارية صارمة لضمان الموثوقية على المدى الطويل. تحدد القيم القصوى المطلقة الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم. الجهد العكسي (VR) محدود بـ 5 فولت، مما يؤكد على ضرورة التصميم الصحيح للدائرة لتجنب الانحياز العكسي العرضي. التيار الأمامي المستمر (IF) مقدر بـ 10 مللي أمبير، بينما يُسمح بتيار أمامي ذروة (IFP) يبلغ 100 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز)، وهو مفيد للتعددية (Multiplexing) أو إشارات السطوع العالي المؤقتة. تبديد الطاقة القصوى (Pd) هو 40 مللي واط، وهي معلمة حاسمة لإدارة الحرارة، خاصة في اللوحات ذات الكثافة العالية. يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهروستاتيكي (ESD) بقيمة 2000 فولت وفقًا لنموذج الجسم البشري (HBM)، مما يوفر متانة جيدة في التعامل. نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr) هو من -40°C إلى +85°C، ونطاق درجة حرارة التخزين (Tstg) من -40°C إلى +90°C، مما يشير إلى ملاءمته للبيئات القاسية. كما يتم تحديد منحنيات درجة حرارة اللحام، حيث تبلغ ذروة لحام إعادة التدفق (Reflow) 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم تعريف مقاييس الأداء الرئيسية في حالة اختبار قياسية تبلغ 25°C درجة حرارة محيطة وتيار أمامي 2 مللي أمبير. تتراوح شدة الإضاءة (Iv) النموذجية من 5.80 إلى 11.5 ملي كانديلا، مصنفة إلى مجموعات محددة (J2, K1, K2). زاوية الرؤية (2θ1/2) واسعة وتصل إلى 120 درجة، مما يوفر نمط إضاءة عريضًا ومنتشرًا مثاليًا للإضاءة الخلفية ومؤشرات الحالة. تشمل الخصائص الطيفية طول موجي ذروة (λp) يبلغ 468 نانومتر ونطاق طول موجي سائد (λd) من 470 نانومتر إلى 475 نانومتر. عرض النطاق الطيفي (Δλ) هو حوالي 25 نانومتر. يتراوح الجهد الأمامي (VF) من 2.60 فولت إلى 3.00 فولت عند 2 مللي أمبير، مع تحديد مجموعات جهد محددة (28, 29, 30, 31) للتحكم الدقيق في الإنتاج. تم ملاحظة التفاوتات المسموح بها: ±11% لشدة الإضاءة، ±1 نانومتر للطول الموجي السائد، و±0.05 فولت للجهد الأمامي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يستخدم المنتج نظام تصنيف شامل لضمان أداء متسق في الإنتاج بالجملة. يصنف هذا النظام مصابيح LED بناءً على ثلاث معايير رئيسية:

• شدة الإضاءة (CAT):المجموعات J2 (5.80-7.20 ملي كانديلا)، K1 (7.20-9.00 ملي كانديلا)، و K2 (9.00-11.5 ملي كانديلا). يتيح ذلك للمصممين اختيار مستوى السطوع المناسب لتطبيقهم.
• الطول الموجي السائد (HUE):مجموعة واحدة 'Y' تغطي من 470.0 نانومتر إلى 475.0 نانومتر، مما يضمن إخراج لون أزرق متسق.
• الجهد الأمامي (REF):المجموعات 28 (2.60-2.70 فولت)، 29 (2.70-2.80 فولت)، 30 (2.80-2.90 فولت)، و 31 (2.90-3.00 فولت). هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دوائر القيادة الحالية المستقرة والتنبؤ باستهلاك الطاقة بدقة.

تنعكس معلومات التصنيف هذه على ملصق المنتج، مما يتيح إمكانية التتبع الدقيق والاختيار للتجميع الآلي ومراقبة الجودة.

4. تحليل منحنيات الأداء

على الرغم من عدم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية لمثل هذه المصابيح تشمل:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يظهر العلاقة الأسية، وهي حاسمة لتحديد نقطة التشغيل وقيمة المقاوم التسلسلي.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع زيادة التيار، حتى الحدود القصوى المسموح بها.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو اعتبار رئيسي في التصميم الحراري.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند حوالي 468 نانومتر وعرض النطاق 25 نانومتر.

هذه المنحنيات ضرورية للمهندسين لنمذجة سلوك LED تحت ظروف تشغيل مختلفة ولتحسين تصميم دائرة القيادة للكفاءة والعمر الطويل.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

يتميز 19-117 بتغليف صغير الحجم للتركيب على السطح. يتم تعريف أبعاد التغليف عادةً في رسم هندسي بتحمل ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تشمل الميزات الميكانيكية الرئيسية الطول الإجمالي والعرض والارتفاع، بالإضافة إلى تصميم نمط مساند اللحام. يُشار إلى القطبية بواسطة علامة على جسم المكون، مثل مؤشر الكاثود (غالبًا نقطة خضراء، أو شق، أو علامة مماثلة). تم تصميم التغليف ليكون متوافقًا مع شريط النقل القياسي بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، مما يسهل عمليات التجميع الآلي (Pick-and-Place).

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 التخزين والتعامل

مصابيح LED حساسة للرطوبة. قبل الفتح، يجب تخزينها عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. بعد الفتح، فإن "عمر التخزين المفتوح" هو سنة واحدة تحت ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يجب إعادة إغلاق الأجزاء غير المستخدمة في تغليف مقاوم للرطوبة مع مجفف. إذا تم تجاوز ظروف التخزين أو الوقت المحدد، يلزم معالجة بالخبز عند 60±5°C لمدة 24 ساعة لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" (Popcorning) أثناء لحام إعادة التدفق.

6.2 عملية اللحام

الجهاز متوافق مع عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري. يُوصى بمنحنى لحام خالٍ من الرصاص محدد: تسخين أولي عند 150-200°C لمدة 60-120 ثانية، وقت فوق السائل (217°C) من 60-150 ثانية، درجة حرارة ذروة قصوى 260°C لا تزيد عن 10 ثوانٍ، ومعدلات تسخين/تبريد مضبوطة (بحد أقصى 6°C/ثانية و 3°C/ثانية على التوالي). لا ينبغي إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين. أثناء اللحام اليدوي، يجب أن تكون درجة حرارة طرف المكواة أقل من 350°C، ويتم تطبيقها لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ لكل طرف، باستخدام مكواة منخفضة الطاقة (<25 واط). يجب تجنب الضغط على جسم LED أثناء التسخين، وممنوع انحناء اللوحة بعد اللحام.

6.3 حماية الدائرة الكهربائية

يجب استخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع LED. معامل درجة حرارة الجهد الأمامي سالب، مما يعني أن زيادة طفيفة في الجهد (أو انخفاض في Vf بسبب ارتفاع درجة الحرارة) يمكن أن تسبب زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار إذا لم يتم تحديدها بشكل صحيح بواسطة مقاوم خارجي.

7. معلومات التغليف والطلب

يتكون التغليف القياسي من 3000 قطعة لكل بكرة. يتم تحديد أبعاد شريط النقل لضمان التوافق مع المعدات الآلية. يتم شحن المنتج في كيس ألومنيوم مقاوم للرطوبة يحتوي على مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة. يحتوي ملصق البكرة على معلومات حاسمة للتحديد والتتبع، بما في ذلك رقم المنتج (P/N)، الكمية (QTY)، ورموز التصنيف المحددة لشدة الإضاءة (CAT)، والطول الموجي السائد (HUE)، والجهد الأمامي (REF).

8. توصيات التطبيق

مصباح LED 19-117 مناسب تمامًا لمجموعة متنوعة من تطبيقات المؤشرات منخفضة الطاقة والإضاءة الخلفية. حجمه الصغير وزاوية رؤيته الواسعة يجعله مثاليًا لـ:

• الإضاءة الخلفية:إضاءة أدوات لوحة القيادة، مفاتيح الغشاء، لوحات المفاتيح، وشاشات LCD في الإلكترونيات الاستهلاكية.
• مؤشرات الحالة:أضواء حالة الطاقة، أو الاتصال، أو الوظيفة في معدات الاتصالات (الهواتف، أجهزة الفاكس)، ملحقات الكمبيوتر، والأجهزة المنزلية.
• الإشارات العامة:أي تطبيق يتطلب مؤشرًا مرئيًا أزرقًا مضغوطًا وموثوقًا.

اعتبارات التصميم:استخدم دائمًا مقاومة محددة للتيار على التوالي. ضع في اعتبارك تأثيرات درجة الحرارة على شدة الإضاءة والجهد الأمامي. تأكد من أن تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة يوفر تبديد حرارة كافٍ، خاصة إذا كان التشغيل بالقرب من الحدود القصوى. التزم بدقة بمنحنى اللحام الموصى به وظروف التخزين لمنع التلف.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED ذات الثقب التقليدية الأقدم، يقدم 19-117 مزايا كبيرة في الحجم والوزن والملاءمة للتجميع الآلي. ضمن فئة LED SMD الأزرق، فإن عوامل التمييز الرئيسية له هي مزيجه المحدد من زاوية رؤية 120 درجة، وهيكل تصنيف محدد للون والسطوع المتسقين، وحماية ESD مدمجة، ومستوى حساسية رطوبة (MSL) قوي مع إرشادات تعامل واضحة. يوفر تصنيف ESD المحدد 2000 فولت متانة تعامل أفضل من العديد من مصابيح LED الأساسية.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما قيمة المقاومة التي يجب أن أستخدمها مع هذا LED؟

ج: القيمة تعتمد على جهد مصدر التغذية لديك (Vs) والتيار الأمامي المطلوب (If، أقصى 10 مللي أمبير مستمر). استخدم قانون أوم: R = (Vs - Vf) / If. استخدم أقصى قيمة Vf من ورقة البيانات (3.00 فولت) لتصميم متحفظ يضمن ألا يتجاوز التيار الحد أبدًا.

س: هل يمكنني استخدام هذا LED في الهواء الطلق؟

ج: نطاق درجة حرارة التشغيل (-40°C إلى +85°C) يسمح بالاستخدام في العديد من البيئات الخارجية. ومع ذلك، فإن التغليف ليس مصنفًا خصيصًا لمقاومة الماء أو الأشعة فوق البنفسجية. للتعرض المباشر للطقس، يلزم طلاء واقي إضافي (Conformal Coating) أو غلاف.

س: لماذا تعتبر ظروف التخزين مهمة جدًا؟

ج: يمكن لحزم SMD امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء الحرارة العالية لعملية لحام إعادة التدفق، يمكن أن تتبخر هذه الرطوبة بسرعة، مما يتسبب في انفصال داخلي أو تشقق ("الفرقعة")، مما يدمر LED. تمنع إجراءات التخزين والخبز حدوث ذلك.

س: ماذا يعني رمز التصنيف (Bin Code) على الملصق؟

ج: يخبرك بمجموعة الأداء المحددة لتلك البكرة من مصابيح LED. على سبيل المثال، يشير الرمز K2-Y-30 إلى: مجموعة شدة الإضاءة K2 (9.00-11.5 ملي كانديلا)، مجموعة الطول الموجي السائد Y (470-475 نانومتر)، ومجموعة الجهد الأمامي 30 (2.80-2.90 فولت). وهذا يضمن الاتساق في عملية الإنتاج الخاصة بك.

11. مثال تطبيقي عملي

السيناريو: تصميم مؤشر حالة منخفض الطاقة لجهاز USB.

يعمل الجهاز من ناقل USB بجهد 5 فولت. الهدف هو الإشارة إلى "التشغيل" باستخدام LED أزرق. تم اختيار تيار أمامي 5 مللي أمبير للسطوع الكافي واستهلاك الطاقة المنخفض.

الحساب:باستخدام أقصى Vf وهو 3.00 فولت للسلامة: R = (5V - 3.00V) / 0.005A = 400 أوم. أقرب قيمة قياسية هي 390 أوم. سيكون التيار الفعلي: I = (5V - ~2.8V_نموذجي) / 390Ω ≈ 5.64 مللي أمبير، وهو آخروضمن المواصفات. سيتم وضع LED على التوالي مع هذه المقاومة 390 أوم بين خط التغذية 5 فولت والأرضي (مع مراعاة القطبية الصحيحة). ستطابق بصمة PCB نمط المساند الموصى به من رسم التغليف.

12. مقدمة في المبدأ التقني

يعتمد هذا LED على بنية شبه موصل غير متجانسة باستخدام نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) كطبقة نشطة. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة. يؤدي إعادة اتحادها إلى إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي ترتبط مباشرة بطول موجة الضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأزرق (~468 نانومتر). يغلف عدسة الراتنج الإيبوكسي الشريحة، مما يوفر الحماية الميكانيكية، ويشكل حزمة إخراج الضوء (زاوية 120 درجة)، وغالبًا ما تحتوي على الفوسفور إذا كان سيتم إنتاج لون مختلف (مثل الأبيض).

13. اتجاهات الصناعة والسياق

يمثل 19-117 منتجًا ناضجًا في سوق LED SMD. تركز اتجاهات الصناعة الحالية على عدة مجالات تتجاوز المؤشرات الأساسية: زيادة الفعالية الضوئية (مزيد من الضوء لكل واط)، تيارات قيادة قصوى أعلى لمخرجات أكثر سطوعًا في حزم أصغر، تحسين تجسيد الألوان والاتساق، ودمج الإلكترونيات التحكمية (مثل مشغلات التيار الثابت) داخل حزمة LED نفسها. هناك أيضًا دافع قوي نحو موثوقية أعلى لتطبيقات السيارات والصناعية المتخصصة. بينما تم تحسين هذا المكون للاستخدام العام، فإن الأجيال الأحدث تدفع حدود كثافة الطاقة والأداء الحراري والميزات الذكية. تظل مبادئ تصميم الدائرة الصحيح، وإدارة الحرارة، والتعامل الدقيق الموضحة في ورقة البيانات هذه قابلة للتطبيق عالميًا عبر جميع تقنيات LED.