مواصفات ثنائي باعث للضوء SMD 12-21/GHC-YR2S2/2C - أخضر ساطع - 3.5 فولت - 20 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 12-21/GHC-YR2S2/2C ثنائي باعث للضوء من نوع جهاز التثبيت السطحي (SMD) مُصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة والمدمجة. يمثل هذا المكون تقدمًا كبيرًا مقارنةً بثنائيات الإضاءة التقليدية ذات الإطار الرصاصي، حيث يقدم فوائد جوهرية من حيث استغلال مساحة اللوحة، وكفاءة التجميع، والتقليص العام لحجم النظام. تكمن ميزته الأساسية في بصمته الصغيرة للغاية، مما يساهم مباشرة في تحقيق كثافة تعبئة أعلى على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs)، وتقليل متطلبات التخزين، وفي النهاية، إنشاء معدات نهائية للمستخدم أصغر حجمًا وأخف وزنًا. تجعل طبيعة العبوة الخفيفة منها مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي يكون فيها الوزن والمساحة قيودًا حرجة.

يُصنف هذا الثنائي الباعث للضوء كنوع أحادي اللون، حيث يبعث ضوءًا أخضر ساطعًا. تم تصنيعه باستخدام رقاقة من مادة نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، مُغلّفة براتنج شفاف تمامًا. يُعد هذا المزيج مسؤولاً عن خصائصه البصرية المحددة. المنتج متوافق بالكامل مع معايير السلامة والبيئة المعاصرة، حيث أنه خالٍ من الرصاص، ومتوافق مع لائحة الاتحاد الأوروبي REACH، ومُصنف على أنه خالٍ من الهالوجين، مع حدود صارمة لمحتوى البروم (Br) والكلور (Cl).

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المسموح بها

قد يؤدي تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود إلى تلف دائم. يتم تحديد التقييمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يتلف وصلة أشباه الموصلات.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلو هرتز.
• تبديد الطاقة (P_d):95 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها دون تجاوز حدودها الحرارية.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج الجسم البشري (HBM):150 فولت. يشير هذا إلى حساسية الجهاز للكهرباء الساكنة؛ إجراءات التعامل مع ESD المناسبة إلزامية.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام (T_sol):يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ. بالنسبة للحام اليدوي، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350 درجة مئوية، ويجب تحديد وقت التلامس بـ 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروبصرية

تحدد هذه المعلمات خرج الضوء والسلوك الكهربائي في ظل ظروف التشغيل العادية، عادةً عند I_F= 20 مللي أمبير و Ta = 25 درجة مئوية.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من حد أدنى 140 مللي كانديلا إلى حد أقصى 285 مللي كانديلا، مع تسامح نموذجي ±11%. يقيس هذا السطوع الملحوظ لمصدر الضوء.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي). تجعل زاوية الرؤية الواسعة هذه الثنائي الباعث للضوء مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):518 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه الانبعاث الضوئي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d):يتراوح من 520 نانومتر إلى 535 نانومتر، مع تسامح ±1 نانومتر. يرتبط هذا الطول الموجي بشكل وثيق مع اللون الملحوظ (الأخضر).
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):35 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى انتشار الأطوال الموجية المنبعثة حول الذروة.
• الجهد الأمامي (V_F):نموذجيًا 3.5 فولت، بحد أقصى 4.3 فولت عند 20 مللي أمبير، وتسامح ±0.1 فولت. هذا هو انخفاض الجهد عبر الثنائي الباعث للضوء أثناء التشغيل.
• التيار العكسي (I_R):أقصى 50 ميكرو أمبير عند V_R= 5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير عندما يكون الجهاز في انحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في السطوع واللون، يتم فرز الثنائيات الباعثة للضوء إلى مجموعات بناءً على الأداء المقاس.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف الثنائيات الباعثة للضوء إلى ثلاث مجموعات (R2، S1، S2) بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند I_F= 20 مللي أمبير.

• المجموعة R2:من 140 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 180 مللي كانديلا (الحد الأقصى)
• المجموعة S1:من 180 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 225 مللي كانديلا (الحد الأقصى)
• المجموعة S2:من 225 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 285 مللي كانديلا (الحد الأقصى)

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم أيضًا تصنيف الثنائيات الباعثة للضوء حسب طولها الموجي السائد للتحكم في درجة اللون الأخضر.

• المجموعة X:من 520 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 525 نانومتر (الحد الأقصى)
• المجموعة Y:من 525 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 530 نانومتر (الحد الأقصى)
• المجموعة Z:من 530 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 535 نانومتر (الحد الأقصى)

تشير رموز المجموعات المحددة (مثل YR2S2 في رقم الجزء) إلى مزيج مجموعات الطول الموجي والشدة لوحدة معينة، مما يسمح للمصممين باختيار ثنائيات إضاءة ذات خصائص متطابقة بدقة لمظهر موحد في مصفوفات متعددة الثنائيات الباعثة للضوء.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهروبصرية النموذجية. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص، فإنها تتضمن عادةً العلاقات التالية التي تعتبر حاسمة للتصميم:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يُظهر هذا المنحنى غير الخطي كيف يزداد الجهد مع التيار. التشغيل عند 20 مللي أمبير الموصى به يضمن أداءً مستقرًا ضمن نطاق V_F range.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يُظهر كيف يزداد خرج الضوء مع التيار، حتى الحد الأقصى المسموح به. يسلط الضوء على أهمية تنظيم التيار، وليس تنظيم الجهد، للتحكم في السطوع.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يُظهر عادةً انخفاضًا في خرج الضوء مع زيادة درجة الحرارة. هذا أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، متمركز حول ذروة 518 نانومتر بعرض نطاق 35 نانومتر، مؤكدًا انبعاث اللون الأخضر النقي.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتميز ثنائي الإضاءة SMD 12-21 بغلاف مستطيل مدمج. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر، مع تسامح عام ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك) الطول الإجمالي والعرض والارتفاع. تتميز العبوة بطرفي أنود/كاثود في الأسفل للتثبيت السطحي. يتضمن التصميم علامات قطبية واضحة (عادةً شق أو نقطة خضراء على جانب الكاثود) لضمان الاتجاه الصحيح أثناء التجميع. يوفر الرسم البعدي الدقيق معلومات حاسمة لتصميم تخطيط وسادات PCB لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي.

5.2 التعبئة والتغليف للنقل والتخزين

يتم توريد الثنائيات الباعثة للضوء في عبوات مقاومة للرطوبة لمنع التلف من الرطوبة المحيطة، وهو أمر بالغ الأهمية للامتثال لمستوى الحساسية للرطوبة (MSL). يتم تحميلها في شريط ناقل بعرض 8 مم، ثم يتم لفه على بكرة قطرها 7 بوصات. تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. تتضمن التعبئة مادة مجففة ويتم إغلاقها داخل كيس ألومنيوم مقاوم للرطوبة. يحتوي ملصق الكيس على معلومات أساسية للتتبع والتعريف، بما في ذلك رقم المنتج (P/N)، الكمية (QTY)، ورموز المجموعات المحددة لشدة الإضاءة (CAT)، الطول الموجي السائد/اللون (HUE)، والجهد الأمامي (REF).

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 احتياطات حرجة

• تحديد التيار:مقاومة تحديد التيار الخارجية هيإلزامية تمامًا. يتمتع جهد الثنائي الباعث للضوء الأمامي بمعامل درجة حرارة سالب، ويمكن أن تؤدي الاختلافات الطفيفة إلى زيادات كبيرة ومدمرة في التيار إذا تم تشغيله مباشرة من مصدر جهد.
• التخزين والتعامل:يجب عدم فتح الكيس حتى يكون جاهزًا للاستخدام. قبل الفتح، قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية. بعد الفتح، "عمر الأرضية" هو 168 ساعة عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. يجب إعادة إغلاق الأجزاء غير المستخدمة مع مادة مجففة. يتطلب التخزين المتجاوز التحميص عند 60±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة.
• لحام إعادة التدفق:تم تحديد ملف درجة حرارة خالٍ من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية التسخين المسبق بين 150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية، والوقت فوق السائل (217 درجة مئوية) لمدة 60-150 ثانية، ودرجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. لا ينبغي إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين.
• اللحام اليدوي:إذا لزم الأمر، استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف ≤350 درجة مئوية، سعة ≤25 واط، وحدد وقت التلامس بـ 3 ثوانٍ لكل طرف. اسمح بفترة تبريد لا تقل عن ثانيتين بين الأطراف. تجنب الضغط على العبوة أثناء التسخين.
• الإصلاح:يُحذر بشدة من الإصلاح بعد اللحام. إذا كان لا مفر منه، يجب استخدام مكواة لحام مزدوجة الرأس متخصصة لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد، لمنع الإجهاد الميكانيكي. يجب التحقق من تأثير ذلك على خصائص الثنائي الباعث للضوء مسبقًا.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:مثالي للإضاءة الخلفية للمؤشرات على لوحات عدادات السيارات، لوحات التحكم، المفاتيح، والأزرار الدافعة نظرًا لصغر حجمه وإخراجه الساطع.
• معدات الاتصالات:يُستخدم كمؤشرات حالة وإضاءة خلفية للأزرار في الهواتف، أجهزة الفاكس، وأجهزة الشبكات.
• الإضاءة الخلفية للوحات LCD:مناسب لمتطلبات الإضاءة الخلفية المسطحة خلف شاشات LCD الصغيرة، الرموز، أو النقوش.
• الاستخدام العام كمؤشر:مكون متعدد الاستخدامات لمؤشرات التشغيل، أضواء الحالة، والإضاءة الزخرفية في مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

7.2 اعتبارات التصميم

• دارة القيادة:استخدم دائمًا مشغل تيار ثابت أو مصدر جهد مع مقاومة متسلسلة. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F, حيث يجب اعتبار V_Fكأقصى قيمة (4.3 فولت) لتصميم قوي.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من انخفاض الطاقة، تأكد من أن تخطيط PCB يوفر تخفيفًا حراريًا كافيًا، خاصة إذا كانت هناك عدة ثنائيات باعثة للضوء مجمعة أو تعمل في درجات حرارة محيطة عالية، حيث أن الحرارة تقلل من خرج الضوء وعمر التشغيل.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية 120 درجة رؤية واسعة. للحزم المركزة، قد تكون هناك حاجة إلى عدسات خارجية أو أدلة ضوئية.
• حماية ESD:نفذ حماية ESD على خطوط الإدخال إذا كان الثنائي الباعث للضوء في موقع يمكن للمستخدم الوصول إليه، حيث يشير تقييم 150 فولت HBM إلى حساسية معتدلة.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بعبوات الثنائيات الباعثة للضوء القديمة ذات الثقب المار (مثل ثنائيات الإضاءة 3 مم أو 5 مم)، تقدم صيغة SMD 12-21 مزايا حاسمة:

• الحجم والكثافة:أصغر بشكل كبير، مما يتيح تصاميم مصغرة حديثة مستحيلة مع الأجزاء ذات الثقب المار.
• تكلفة وسرعة التجميع:متوافق بالكامل مع معدات اللحام والتركيب الآلي عالية السرعة، مما يقلل وقت وتكلفة التجميع مقارنة بالإدخال واللحام اليدوي.
• اتساق الأداء:تنتج عملية تصنيع وتصنيف SMD عادةً معلمات بصرية وكهربائية أكثر اتساقًا من دفعة إلى أخرى.
• الموثوقية:يمكن أن يقدم البناء الصلب والتثبيت السطحي مقاومة أفضل للاهتزاز والصدمات الميكانيكية.

ضمن فئة ثنائيات الإضاءة SMD، يجعل المزيج المحدد من اللون الأخضر الساطع (عبر InGaN)، وزاوية الرؤية الواسعة، ونظام التصنيف التفصيلي لكل من الشدة والطول الموجي هذا الجزء مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب اتساقًا في اللون وسطوعًا موحدًا عبر وحدات متعددة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: لماذا تعتبر المقاومة المتسلسلة ضرورية إذا تم تحديد الجهد الأمامي؟

أ: الجهد الأمامي هو خاصية للدايود، وليس نقطة تشغيل مستقرة. يختلف قليلاً من وحدة إلى أخرى (تسامح) وينخفض مع زيادة درجة الحرارة. توصيله مباشرة بمصدر جهد حتى لو كان أعلى قليلاً من V_Fيمكن أن يتسبب في ارتفاع التيار بشكل لا يمكن السيطرة عليه (الهروب الحراري)، مما يؤدي إلى فشل فوري. توفر المقاومة حدًا خطيًا ومستقرًا للتيار.

س: ماذا تعني رموز المجموعات (YR2S2)، ولماذا هي مهمة؟

أ: تحدد الرموز المجموعة الفرعية للأداء الدقيقة للثنائي الباعث للضوء. يشير 'Y' إلى مجموعة الطول الموجي السائد (525-530 نانومتر)، و'R2' و'S2' هما مجموعتا شدة الإضاءة. بالنسبة للتطبيقات التي تستخدم عدة ثنائيات باعثة للضوء (مثل مصفوفة أو إضاءة خلفية)، فإن طلب أجزاء ضمن نفس رمز المجموعة يضمن لونًا وسطوعًا موحدين بصريًا، وهو أمر بالغ الأهمية لجودة المنتج.

س: هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي الباعث للضوء بمصدر طاقة 5 فولت؟

أ: نعم، ولكن يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار. على سبيل المثال، استهداف I_F=20 مللي أمبير مع أسوأ حالة V_Fبقيمة 4.3 فولت: R = (5 فولت - 4.3 فولت) / 0.020 أمبير = 35 أوم. سيتم اختيار القيمة القياسية الأقرب (33 أو 39 أوم)، ويجب حساب تصنيف قدرة المقاومة (P = I²R).

س: ما مدى أهمية تعليمات التخزين والتحميص؟

أ: مهمة للغاية. يمكن لعبوات SMD امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء لحام إعادة التدفق، يمكن أن تتبخر هذه الرطوبة المحبوسة بسرعة، مما يتسبب في انفصال داخلي أو "انفجار" يشبه الفشار مما يؤدي إلى تشقق العبوة وتدمير الثنائي الباعث للضوء. يمنع اتباع إجراءات التخزين والتحميص هذا النمط من الفشل.

10. إخلاء مسؤولية قيود التطبيق

تم تصميم هذا المنتج لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية العامة في الإلكترونيات التجارية والصناعية. يُصرح صراحةً بأنه غير مؤهل أو موصى به للاستخدام في أنظمة عالية الموثوقية أو حرجة السلامة دون استشارة وتأهيل مسبقين. تشمل هذه الأنظمة، على سبيل المثال لا الحصر:

• المعدات العسكرية، أو الفضائية، أو الطيران.
• أنظمة سلامة السيارات (مثل أضواء الفرامل، مؤشرات الوسائد الهوائية).
• معدات دعم الحياة الطبية أو التشخيصية.

لهذه التطبيقات، هناك حاجة إلى منتجات مختلفة ذات نطاقات درجة حرارة موسعة، وفحص موثوقية أعلى، ومعايير تأهيل مختلفة. يتم ضمان الأداء فقط كمكون فردي في ظل الظروف المحددة في هذه الوثيقة. استخدام المنتج خارج هذه المواصفات يبطل أي ضمان للأداء أو الموثوقية.