ورقة بيانات LED SMD 15-21/GHC-XS1T1/2T - الحجم 1.6x0.8x0.6 مم - الجهد 3.3 فولت - اللون الأخضر اللامع - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 15-21/GHC-XS1T1/2T ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع جهاز التركيب السطحي (SMD)، مُصمم للتطبيقات عالية الكثافة والمصغرة. يتميز بلونه الأخضر اللامع المنبعث من شريحة إنغان (InGaN) مُغلّفة بغلاف راتنجي شفاف تمامًا. هذا المكون أصغر بكثير من مصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح تصميمات لوحات أكثر إحكاما، وكثافة تعبئة أعلى، وتقليل الحجم الإجمالي للمعدات. يُعد بناؤه خفيف الوزن مثاليًا للأجهزة المحمولة والمقيدة بالمساحة.

تشمل المزايا الرئيسية التوافق مع معدات التركيب الآلي القياسية وعمليات لحام إعادة التدفق (الأشعة تحت الحمراء والطور البخاري). يُصنع المنتج ليكون خاليًا من الرصاص (Pb-free)، ومتوافقًا مع توجيهات الاتحاد الأوروبي RoHS وREACH، ويُلبي متطلبات الخلو من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون).

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يجب عدم تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود لمنع التلف الدائم. أقصى جهد عكسي (VR) هو 5 فولت. تصنيف التيار الأمامي المستمر (IF) هو 25 مللي أمبير، مع تيار أمامي ذروي (IFP) يبلغ 100 مللي أمبير مسموح به في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10 @ 1 كيلو هرتز). أقصى تبديد للطاقة (Pd) هو 95 ملي واط. يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهروستاتيكي (ESD) بقيمة 150 فولت وفقًا لنموذج جسم الإنسان (HBM). نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr) هو من -40°C إلى +85°C، بينما يمتد نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg) من -40°C إلى +90°C. تم تحديد حدود درجة حرارة اللحام لإعادة التدفق (260°C كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ) واللحام اليدوي (350°C كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ).

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يُقاس عند حالة اختبار قياسية Ta=25°C و IF=20mA، يُظهر الجهاز شدة إضاءة (Iv) تتراوح من 180.0 mcd كحد أدنى إلى 360.0 mcd كحد أقصى. زاوية الرؤية النموذجية (2θ1/2) هي 130 درجة، مما يوفر نمط انبعاث واسع. تشمل الخصائص الطيفية طول موجة ذروة نموذجي (λp) يبلغ 518 نانومتر ونطاق طول موجة سائد (λd) من 515.0 نانومتر إلى 530.0 نانومتر، مما يحدد لونه الأخضر اللامع. عرض النطاق الطيفي النموذجي (Δλ) هو 35 نانومتر. الجهد الأمامي (VF) يقيس عادة 3.3 فولت، مع نطاق من 2.70 فولت إلى 3.70 فولت. الحد الأقصى للتيار العكسي (IR) هو 50 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) بقيمة 5 فولت. لاحظ أن الجهاز غير مصمم للعمل تحت انحياز عكسي؛ تصنيف VR هو لأغراض اختبار IR فقط.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معايير الأداء الرئيسية لضمان الاتساق في تصميم التطبيق.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

تحت شرط IF=20mA، يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى ثلاث مجموعات: S1 (180.0 - 225.0 mcd)، S2 (225.0 - 285.0 mcd)، و T1 (285.0 - 360.0 mcd). ينطبق تسامح ±11% على شدة الإضاءة.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يُقاس أيضًا عند IF=20mA، يتم تصنيف الطول الموجي السائد على النحو التالي: W (515.0 - 520.0 نانومتر)، X (520.0 - 525.0 نانومتر)، و Y (525.0 - 530.0 نانومتر). ينطبق تسامح ±1 نانومتر على الطول الموجي السائد.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية. تمثل هذه الرسوم البيانية بصريًا العلاقة بين التيار الأمامي وشدة الإضاءة، وتأثير درجة الحرارة المحيطة على شدة الإضاءة، والجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي، وتوزيع القدرة الطيفية. يُعد تحليل هذه المنحنيات أمرًا بالغ الأهمية لفهم سلوك الجهاز في ظل ظروف غير قياسية، مثل تيارات القيادة المختلفة أو درجات حرارة التشغيل، وهو أمر أساسي لتصميم الدوائر القوي وإدارة الحرارة.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يحتوي LED على عبوة SMD مدمجة. الأبعاد هي 1.6 مم في الطول، 0.8 مم في العرض، و 0.6 مم في الارتفاع، مع تسامح نموذجي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يوفر الرسم الفني قياسات مفصلة لمواضع الأطراف، وشكل العدسة، والبصمة العامة. يتم الإشارة بوضوح إلى علامة الكاثود على العبوة للتوجيه الصحيح للقطبية أثناء التجميع.

5.2 تغليف البكرة والشريط

يتم توريد المكونات في تغليف مقاوم للرطوبة. يتم وضعها في شريط حامل بعرض 8 مم، يتم لفه على بكرة قطرها 7 بوصات. تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة لجيوب الشريط الحامل والبكرة، مما يضمن التوافق مع آلات الالتقاط والوضع الآلي. يتضمن التغليف مجففًا ويتم إغلاقه داخل كيس رطوبة من الألومنيوم لحماية مصابيح LED من الرطوبة المحيطة أثناء التخزين والنقل.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 التخزين والتعامل

يجب تخزين الأجهزة الحساسة للرطوبة في أكياسها المضادة للرطوبة غير المفتوحة. بمجرد الفتح، يجب استخدام مصابيح LED في غضون 168 ساعة (7 أيام) إذا تم الاحتفاظ بها في بيئة 30°C أو أقل ورطوبة نسبية 60% أو أقل. يجب إعادة إغلاق مصابيح LED غير المستخدمة مع مجفف. إذا تم تجاوز وقت التخزين أو تغير لون مؤشر المجفف، فإنه يلزم معالجة بالخبز عند 60 ±5°C لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

6.2 عملية اللحام

للحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص، يجب اتباع منحنى درجة حرارة محدد: التسخين المسبق بين 150-200°C لمدة 60-120 ثانية، وقت فوق السائل (217°C) من 60-150 ثانية، مع أقصى درجة حرارة لا تتجاوز 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. الحد الأقصى لمعدل التسخين فوق 255°C هو 3°C/ثانية، والحد الأقصى لمعدل التبريد هو 6°C/ثانية. لا ينبغي إجراء لحام 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، مع تصنيف قوة مكواة اللحام تحت 25 واط. يجب ترك فاصل زمني لا يقل عن 2 ثانية بين لحام كل طرف. يجب تجنب الضغط على جسم LED أثناء التسخين وانحناء لوحة الدوائر المطبوعة بعد اللحام. لا يُوصى بالإصلاح بعد اللحام الأولي، ولكن إذا كان لا مفر منه، فيجب استخدام مكواة لحام برأسين لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد، ويجب التحقق من التأثير على خصائص الجهاز مسبقًا.

7. معلومات التغليف والطلب

يوفر الملصق الموجود على البكرة معلومات أساسية للتتبع والتطبيق الصحيح: رقم منتج العميل (CPN)، رقم المنتج (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، رتبة شدة الإضاءة (CAT)، إحداثيات اللونية ورتبة الطول الموجي السائد (HUE)، رتبة الجهد الأمامي (REF)، ورقم الدفعة (LOT No). تتيح بيانات التصنيف هذه للمصممين اختيار مكونات ذات معايير مضبوطة بدقة لتلبية احتياجات تطبيقهم المحدد.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED مناسب تمامًا لتطبيقات الإضاءة الخلفية في لوحات عدادات السيارات والمفاتيح. في مجال الاتصالات، يعمل كمؤشر أو إضاءة خلفية للهواتف وآلات الفاكس. كما أنه مثالي للإضاءة الخلفية المسطحة لشاشات LCD، والمفاتيح، والرموز، جنبًا إلى جنب مع استخدام المؤشرات للأغراض العامة.

8.2 اعتبارات التصميم

مقاومة محددة للتيار إلزامية على التوالي مع LED. للجهد الأمامي نطاق (2.7V إلى 3.7V)، وتعتمد شدة الإضاءة على التيار. لذلك، يجب حساب قيمة المقاوم بناءً على جهد الإمداد والتيار الأمامي المطلوب، مع مراعاة أسوأ حالة لـ VF لضمان ألا يتجاوز التيار أبدًا الحد الأقصى المطلق البالغ 25mA. يمكن أن تتسبب التحولات الطفيفة في الجهد في تغييرات كبيرة في التيار، مما قد يؤدي إلى الاحتراق. لا يُقصد بالجهاز استخدامه في تطبيقات الموثوقية العالية مثل العسكرية / الفضاء، أنظمة سلامة / أمن السيارات، أو المعدات الطبية دون استشارة وتأهيل مسبقين.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED ذات الثقب المار الأكبر، فإن الميزة الأساسية لمكون SMD هذا هي بصمته وارتفاعه الدقيقين، مما يتيح تصميمات فائقة الإحكام. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة مفيدة للتطبيقات التي تتطلب إضاءة أو وضوحًا واسعًا. يوفر استخدام تقنية إنغان (InGaN) لونًا أخضرًا مشبعًا ولامعًا. يتوافق توافقه مع ملفات تعريف إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية مع ممارسات التصنيع الحديثة الواعية بيئيًا. يوفر نظام التصنيف التفصيلي للمصممين مستوى أعلى من التحكم في اتساق اللون والسطوع في منتجاتهم النهائية مقارنة بالبدائل غير المصنفة أو المصنفة بشكل فضفاض.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما هو الغرض من رموز التصنيف (S1، T1، W، X، إلخ)؟

ج: يضمن التصنيف اتساق المعايير الكهربائية والبصرية. يمكن للمصممين تحديد رمز تصنيف لضمان أن مصابيح LED من دفعات إنتاج مختلفة تلبي نفس مواصفات الحد الأدنى للسطوع (رمز CAT) واللون (رمز HUE)، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات مثل صفائف الإضاءة الخلفية متعددة LED حيث يكون التجانس هو المفتاح.

س: لماذا يُعد التخزين في كيس مقاوم للرطوبة مهمًا جدًا؟

ج: يمكن لعبوات SMD امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن أن تتمدد هذه الرطوبة المحتبسة بسرعة، مما يسبب انفصالًا داخليًا أو "انفجارًا"، مما يؤدي إلى تشقق العبوة وتدمير LED. يمنع الكيس وإجراءات الخبز هذا الفشل.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بدون مقاومة على التوالي؟

ج: لا. مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. جهدها الأمامي له معامل درجة حرارة سالب ويختلف من وحدة إلى أخرى. سيؤدي الاتصال المباشر بمصدر جهد إلى حدوث طفرة تيار غير مسيطر عليها ومدمرة على الأرجح. المقاومة على التوالي هي أبسط شكل لتنظيم التيار.

س: كيف أفسر تصنيف "التيار الأمامي الذروي"؟

ج: يسمح تصنيف الذروة البالغ 100mA عند دورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلو هرتز بنبضات قصيرة من تيار أعلى، والتي يمكن استخدامها للتعتيم باستخدام تعديل عرض النبض (PWM) لتحقيق سطوع متوسط أقل من تيار الاختبار القياسي 20mA. يجب أن يحترم متوسط التيار بمرور الوقت تصنيف 25mA المستمر.

11. مثال تطبيقي عملي

فكر في تصميم لوحة مؤشر حالة بمصابيح LED خضراء لامعة متعددة. يختار المصمم مجموعة السطوع T1 ومجموعة الطول الموجي X لضمان مظهر موحد ومتسق. يتم تشغيل الدائرة بواسطة خط طاقة 5 فولت. مع الأخذ في الاعتبار أقصى جهد أمامي (3.7 فولت) واستهداف تيار أمامي 20mA، يتم حساب قيمة المقاومة المطلوبة على التوالي على النحو التالي: R = (Vsupply - VF) / IF = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 أوم. سيتم اختيار مقاومة قياسية 68 أوم، مما يؤدي إلى تيار أقل قليلاً، حوالي 19.1mA، وهو آخروضمن المواصفات. يضع تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة مصابيح LED بمحاذاة قطبية صحيحة مع علامة الكاثود ويوفر تباعدًا كافيًا لتبديد الحرارة. ستخضع اللوحة المجمعة بعد ذلك لعملية لحام إعادة تدفق خاضعة للرقابة تتبع منحنى درجة الحرارة المحدد.

12. مبدأ التشغيل

يعتمد هذا LED على شريحة أشباه موصلات مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الثنائي، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات. يؤدي إعادة اتحادها إلى إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة إنغان (InGaN) طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأخضر اللامع. يعمل الراتنج الشفاف المائي المغلف على حماية الشريحة ويعمل كعدسة، مشكلاً خرج الضوء لتحقيق زاوية الرؤية المحددة البالغة 130 درجة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر اتجاه مصابيح LED من نوع SMD نحو كفاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل واط كهربائي)، وأحجام عبوات أصغر لزيادة الكثافة، وتحسين تجسيد الألوان والتشبع. هناك أيضًا تركيز قوي على تعزيز الموثوقية والأداء الحراري لدعم تيارات قيادة أعلى في مساحات مدمجة. يعكس الاعتماد الواسع النطاق للتصنيع الخالي من الرصاص والهالوجين التزام صناعة الإلكترونيات بالاستدامة البيئية. علاوة على ذلك، فإن التصنيف الأكثر دقة وبيانات التوصيف الأكثر تفصيلاً المقدمة في أوراق البيانات تمكن المصممين من إنشاء أنظمة بصرية أكثر دقة واتساقًا للتطبيقات المتقدمة في الإلكترونيات الاستهلاكية، وإضاءة السيارات، والإضاءة العامة.