ورقة بيانات LED SMD طراز 18-225/B6R6C-C01/3T - الحجم 1.6x0.8x0.7 مم - الجهد 2.0-3.3 فولت - القدرة 60-150 ميغاواط - أزرق وأحمر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة 18-225 حلاً متكاملاً لمصابيح LED ذات التركيب السطحي، مصممة خصيصاً للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب التصغير والموثوقية العالية. تُقدم هذه السلسلة بنسختين مختلفتين من الألوان: مصباح LED أزرق يعتمد على تقنية شريحة InGaN، ومصباح LED أحمر لامع يعتمد على تقنية شريحة AlGaInP. يتمحور الفلسفة التصميمية الأساسية حول تمكين مساحات أصغر للوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، وكثافة أعلى لتعبئة المكونات، والمساهمة في النهاية في تطوير معدات نهائية أكثر إحكاما وخفّة الوزن للمستخدم.

1.1 الميزات والمزايا الأساسية

يتضمن الجهاز عدة ميزات رئيسية تعزز من قابليته للاستخدام وأدائه في بيئات التصنيع الآلي. يتم توريده على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقاً تماماً مع معدات التجميع الآلي القياسية (pick-and-place). الجهاز مؤهل للاستخدام مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري، الشائعة في الإنتاج الإلكتروني الضخم. وهو مُصنّع كنوع أحادي اللون، وخالي من الرصاص (Pb-free)، ومتوافق مع اللوائح البيئية الرئيسية بما في ذلك توجيه الاتحاد الأوروبي RoHS، ولائحة REACH، ومتطلبات الخلو من الهالوجين (مع البرومين <900 جزء في المليون، والكلور <900 جزء في المليون، ومجموعهما <1500 جزء في المليون). يجعل الحجم الصغير الأصلي وطبيعة الوزن الخفيف لهذه العبوة SMD منها خياراً مثالياً للتطبيقات التي تكون فيها المساحة والوزن قيوداً حرجة.

1.2 التطبيقات المستهدفة

تتيح تنوعية سلسلة LED طراز 18-225 نشرها عبر طيف واسع من التطبيقات. تشمل الاستخدامات الشائعة الإضاءة الخلفية لطبلونات لوحات القيادة والمفاتيح الغشائية. في معدات الاتصالات، تعمل بشكل فعال كمؤشرات حالة وإضاءة خلفية للأزرار في أجهزة مثل الهواتف وآلات الفاكس. وهي مناسبة أيضاً لتوفير إضاءة خلفية مسطحة وموحدة للشاشات الكريستالية السائلة (LCD)، ونقوش المفاتيح، والرموز. أخيراً، تجعل خصائصها متعددة الأغراض منها خياراً موثوقاً لمجموعة واسعة من مهام المؤشرات والإضاءة الأخرى في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية والسيارات.

2. تعمق في المواصفات الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

قد يؤدي تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود إلى تلف دائم. الحد الأقصى لجهد الانعكاس (V_R) هو 5 فولت لكلا النسختين الملونتين. تصنيف التيار الأمامي المستمر (I_F) هو 25 مللي أمبير لكل من مصابيح LED B6 (الأزرق) و R6 (الأحمر). بالنسبة للتشغيل النبضي، يكون تيار الذروة الأمامي (I_FP) عند دورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلو هرتز هو 100 مللي أمبير لـ B6 و 60 مللي أمبير لـ R6. الحد الأقصى لتبديد الطاقة (P_d) هو 150 ميغاواط لـ B6 و 60 ميغاواط لـ R6. جهد تحمل التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، وفقاً لنموذج جسم الإنسان (HBM)، هو 150 فولت لـ B6 وأعلى بكثير وهو 2000 فولت لـ R6. نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr) هو من -40°C إلى +85°C، بينما نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg) أوسع قليلاً من -40°C إلى +90°C. يمكن للجهاز تحمل درجات حرارة اللحام 260°C لمدة 10 ثوانٍ أثناء إعادة التدفق أو 350°C لمدة 3 ثوانٍ أثناء اللحام اليدوي.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم تحديد جميع المعلمات عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25°C وتيار أمامي (I_F) قدره 5 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. الشدة الضوئية النموذجية (I_v) لكل من B6 و R6 هي 28.5 مللي كانديلا، مع حد أدنى 18.0 مللي كانديلا. زاوية الرؤية (2θ_1/2) هي نموذجياً 120 درجة. بالنسبة لمصباح LED B6 (الأزرق)، الطول الموجي الذروي (λ_p) هو 468 نانومتر والطول الموجي المسيطر (λ_d) هو 470 نانومتر، مع عرض نطاق طيفي (Δλ) يبلغ 35 نانومتر. بالنسبة لمصباح LED R6 (الأحمر)، الطول الموجي الذروي هو 632 نانومتر، والطول الموجي المسيطر هو 624 نانومتر، وعرض النطاق الطيفي هو 20 نانومتر. يتراوح الجهد الأمامي (V_F) من 2.7 فولت إلى 3.7 فولت (نموذجياً 3.3 فولت) لـ B6، ومن 1.7 فولت إلى 2.4 فولت (نموذجياً 2.0 فولت) لـ R6. الحد الأقصى للتيار العكسي (I_R) عند V_R=5V هو 50 ميكرو أمبير لـ B6 و 10 ميكرو أمبير لـ R6. تشمل الملاحظات الهامة تسامح الشدة الضوئية ±11%، وتسامح الطول الموجي المسيطر ±1 نانومتر، وتسامح الجهد الأمامي ±0.10 فولت. اختبار الجهد العكسي هو للتوصيف فقط؛ لا يجب تشغيل الجهاز في انحياز عكسي.

3. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات مجموعة شاملة من منحنيات الخصائص لكلا نوعي LED، وهي ضرورية لتصميم الدوائر وإدارة الحرارة.

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

توضح منحنيات I-V العلاقة بين التيار المتدفق عبر LED وانخفاض الجهد عبره. هذه المنحنيات غير خطية، وهي نموذجية لسلوك الصمام الثنائي. بالنسبة لمصباح LED الأزرق B6، يرتفع الجهد بشكل حاد بعد تجاوز حوالي 2.7 فولت. بالنسبة لمصباح LED الأحمر R6، يحدث هذا التشغيل حول 1.7 فولت. يستخدم المصممون هذه المنحنيات لاختيار مقاومات تحديد التيار المناسبة لضمان تشغيل مستقر عند تيار القيادة المطلوب.

3.2 الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي

تُظهر هذه الرسوم البيانية كيف يزداد إخراج الضوء مع تيار القيادة. العلاقة خطية بشكل عام ضمن نطاق التشغيل الموصى به ولكنها ستشبع عند تيارات عالية جداً. هذه البيانات حاسمة لتحديد تيار القيادة المطلوب لتحقيق مستوى سطوع محدد.

3.3 الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة

تُظهر هذه المنحنيات الاعتماد الحراري لإخراج الضوء. عادةً ما تنخفض الشدة الضوئية مع زيادة درجة حرارة التقاطع في LED. فهم هذا التخفيض في التصنيف أمر حيوي للتطبيقات التي تعمل على نطاق واسع من درجات الحرارة أو في بيئات ذات درجة حرارة محيطة مرتفعة، لضمان أداء سطوع متسق.

3.4 منحنى تخفيض تصنيف التيار الأمامي

يحدد هذا الرسم البياني أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. لمنع ارتفاع درجة الحرارة وضمان موثوقية طويلة الأمد، يجب تقليل تيار القيادة عند التشغيل في درجات حرارة مرتفعة. يوفر المنحنى الإرشادات اللازمة لهذا التخفيض الحراري في التصنيف.

3.5 توزيع الطيف

تعرض المخططات الطيفية القدرة الإشعاعية النسبية كدالة للطول الموجي. يُظهر مصباح LED الأزرق B6 ذروة أولية حول 468 نانومتر. يُظهر مصباح LED الأحمر R6 ذروة أولية حول 632 نانومتر. يؤثر عرض هذه الذروات، المشار إليه بمعلمة عرض النطاق الطيفي، على نقاء اللون للضوء المنبعث.

3.6 مخطط الإشعاع

تصور أنماط الإشعاع القطبية التوزيع المكاني لشدة الضوء. يتم تأكيد زاوية الرؤية النموذجية البالغة 120 درجة من خلال هذه المخططات، التي تُظهر العرض الزاوي الذي تنخفض عنده الشدة الضوئية إلى نصف قيمتها القصوى (على المحور). هذه المعلومات أساسية للتصميم البصري، لتحديد كيفية إدراك الضوء أو تجميعه.

4. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

4.1 أبعاد العبوة

يتميز مصباح LED طراز 18-225 بعلبة تركيب سطحي مدمجة. تشمل الأبعاد الرئيسية طول الجسم 1.6 مم، وعرض 0.8 مم، وارتفاع 0.7 مم (بتسامح ±0.1 مم). المكون منخفض الارتفاع، بسمك نموذجي 0.5 مم. توفر ورقة البيانات مناظر علوية وجانبية وسفلية مفصلة مع جميع القياسات الحرجة موضحة بوضوح. يُشار إلى القطبية بواسطة علامة الكاثود على العبوة.

4.2 تخطيط وسادة اللحام الموصى به

يتم توفير نمط أرضي مقترح (footprint) لتصميم PCB. يتم إعطاء أبعاد الوسادة كمرجع: نموذجياً 0.8 مم × 0.8 مم لوسائد الأنود والكاثود، مع فجوة 0.4 مم بينهما. توضح الوثيقة صراحة أن هذا تخطيط مقترح ويجب تعديله بناءً على عمليات التصنيع الفردية، ومادة PCB، ومتطلبات الحرارة. يعزز الالتزام بهذه الإرشادات تكوين وصلة لحام موثوقة وتشتيت حراري سليم أثناء إعادة التدفق.

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

للحام الخالي من الرصاص، يُوصى بملف درجة حرارة محدد. يجب أن ترتفع منطقة التسخين المسبق من درجة الحرارة المحيطة إلى 150-200°C على مدى 60-120 ثانية. يجب الحفاظ على الوقت فوق درجة حرارة السيولة للقصدير (217°C) لمدة 60-150 ثانية. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260°C، ويجب أن يقتصر الوقت ضمن 5°C من هذه الذروة على أقصى حد 10 ثوانٍ. الحد الأقصى لمعدل الصعود إلى الذروة هو 6°C في الثانية، والحد الأقصى لمعدل التبريد من الذروة هو 3°C في الثانية. من الأهمية بمكان ألا يتم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين على نفس الجهاز لتجنب التلف الحراري للشريحة الداخلية وروابط الأسلاك.

5.2 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في كيس حاجز مقاوم للرطوبة مع مجفف لمنع امتصاص الرطوبة المحيطة. يجب تخزين الكيس غير المفتوح عند 30°C أو أقل ورطوبة نسبية 90% أو أقل. بمجرد فتح الكيس، يكون للمكونات "عمر أرضي" لمدة سنة واحدة عند تخزينها عند 30°C/60% رطوبة نسبية أو أقل. يجب إعادة إغلاق أي أجهزة غير مستخدمة في عبوة مقاومة للرطوبة. إذا أظهر مؤشر المجفف التشبع أو تم تجاوز وقت التخزين، فإنه يلزم معالجة بالخبز عند 60 ±5°C لمدة 24 ساعة قبل أن يمكن تعريض المكونات للحم إعادة التدفق لمنع ظاهرة "الفشار" أو التقشر.

5.3 احتياطات استخدام حرجة

الحماية من التيار الزائد:مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. مقاومة خارجية لتحديد التيار إلزامية على التوالي مع LED. حتى زيادة صغيرة في الجهد الأمامي يمكن أن تسبب زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار إذا لم يتم تحديده بشكل صحيح. يجب أن يأخذ تصميم الدائرة في الاعتبار تسامح جهد مصدر الطاقة وتغير الجهد الأمامي لـ LED.

التعامل:يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) القياسية أثناء التعامل والتجميع، خاصةً للنسخة B6 التي لديها تصنيف ESD أقل.

6. معلومات التعبئة والطلب

6.1 مواصفات البكرة والشريط

يتم تسليم المكونات في شريط حامل بارز بعرض 8 مم، ملفوف على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم توفير أبعاد مفصلة لجيوب الشريط الحامل، والشريط الغطائي، ومحور البكرة لضمان التوافق مع معدات التغذية الآلية.

6.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة معرفات رئيسية: رقم منتج العميل (CPN)، ورقم منتج الشركة المصنعة (P/N)، وكمية التعبئة (QTY)، ورقم الدفعة (LOT No.). كما يتضمن معلومات التصنيف للمعلمات الحرجة: رتبة الشدة الضوئية (CAT)، وإحداثيات اللونية ورتبة الطول الموجي المسيطر (HUE)، ورتبة الجهد الأمامي (REF). يسمح هذا التصنيف باختيار مصابيح LED ذات خصائص مجمعة بإحكام للتطبيقات التي تتطلب اتساقاً في اللون أو السطوع.

7. اعتبارات تصميم التطبيق

7.1 تصميم الدائرة

المهمة التصميمية الأساسية هي حساب قيمة المقاوم المتسلسل (R_s). الصيغة هي R_s = (V_supply - V_F) / I_F، حيث V_F هو الجهد الأمامي لـ LED عند تيار I_F المطلوب. يجب أن تكون قدرة المقاوم كافية: P_resistor = (I_F)^2 * R_s. يجب على المصممين استخدام أقصى V_F من ورقة البيانات لضمان ألا يتجاوز التيار الحد الأقصى للتصنيف حتى في أسوأ الظروف. على سبيل المثال، تشغيل مصباح LED الأحمر R6 عند 20 مللي أمبير من مصدر طاقة 5 فولت: باستخدام V_F القصوى = 2.4 فولت، R_s = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 أوم. سيتم اختيار القيمة القياسية الأقرب (مثلاً 130 أو 120 أوم)، والتحقق من قدرتها.

7.2 إدارة الحرارة

على الرغم من صغر حجم العبوة، إلا أن الإدارة الحرارية الفعالة لا تزال مهمة لطول العمر والإخراج المستقر. الطاقة المبددة في LED هي P_LED = V_F * I_F. يجب توصيل هذه الحرارة بعيداً من خلال وسائد اللحام وإلى نحاس PCB. يمكن أن يؤدي استخدام أحجام الوسائد الموصى بها أو الأكبر، وتوصيلها بمناطق صب النحاس (تخفيف حراري)، إلى تحسين تبديد الحرارة بشكل كبير، خاصة عند التشغيل بتيارات أعلى أو في بيئات دافئة.

7.3 التكامل البصري

تجعل زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة هذا LED مناسباً للتطبيقات التي تتطلب إضاءة منتشرة واسعة. للحصول على ضوء أكثر توجيهاً، يمكن استخدام بصريات ثانوية مثل العدسات أو أنابيب الضوء. أبعاد العبوة وبيانات نمط الإشعاع أساسية لتصميم هذه العناصر البصرية.

8. المقارنة الفنية وإرشادات الاختيار

تقدم سلسلة 18-225 تقنيتين متميزتين في نفس شكل العبوة. يوفر مصباح LED الأزرق B6 (InGaN) طولاً موجياً أقصر، وجهداً أمامياً أعلى، وقدرة تبديد طاقة أعلى ولكن لديه تحمل ESD أقل. يوفر مصباح LED الأحمر اللامع R6 (AlGaInP) طولاً موجياً أطول، وجهداً أمامياً أقل، ومتانة ESD فائقة ولكن لديه تبديد طاقة أقصى أقل. الاختيار بينهما يُدفع في المقام الأول باللون المطلوب. بالنسبة للتطبيقات التي قد يستخدم فيها كلا اللونين على نفس اللوحة، فإن اختلاف الجهد الأمامي يستلزم حسابات منفصلة لمقاوم تحديد التيار لكل قناة لونية لتحقيق تيار موحد وبالتالي سطوع مضبوط.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من دبوس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة؟

ج: بشكل عام، لا. معظم دبابيس وحدات التحكم الدقيقة لا يمكنها توفير أو استيعاب تيار التشغيل النموذجي لهذه المصابيح البالغ 20-25 مللي أمبير. يلزم وجود مقاوم خارجي لتحديد التيار وغالباً سائق ترانزستور.

س: لماذا يختلف تصنيف ESD للنسختين الزرقاء والحمراء؟

ج: ينبع الاختلاف من الخصائص المادية المتأصلة لشرائح أشباه الموصلات InGaN (الأزرق) و AlGaInP (الأحمر). هياكل AlGaInP عادة ما تكون أكثر متانة ضد التفريغ الكهروستاتيكي.

س: ماذا يعني لون الراتنج "شفاف مثل الماء"؟

ج: يشير إلى أن عدسة تغليف LED شفافة، غير منتشرة أو ملونة. هذا يسمح بانبعاث اللون الحقيقي للشريحة (أزرق أو أحمر)، مما يؤدي غالباً إلى سطوع مُدرك أعلى ولون أكثر تشبعاً مقارنة بعلبة منتشرة.

س: كيف أفسر رموز التصنيف (CAT, HUE, REF) على الملصق؟

ج: تتوافق هذه الرموز مع نطاقات محددة من الشدة الضوئية، والطول الموجي المسيطر/اللونية، والجهد الأمامي، على التوالي. تسمح للمصنعين بتجميع مصابيح LED ذات أداء متشابه. للتطبيقات الحرجة، استشر وثيقة التصنيف التفصيلية للشركة المصنعة لاختيار الرمز المناسب لاحتياجاتك.