ورقة بيانات LED SMD 19-213/R6C-AM2P1VY/3T - أحمر ساطع - 5mA - 2.2V - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 19-213 مصباح LED من نوع جهاز التثبيت السطحي (SMD) مصممًا لتطبيقات المؤشرات العامة والإضاءة الخلفية. يستخدم شريحة من مادة فوسفيد الألومنيوم جاليوم إنديوم (AlGaInP) لإنتاج ضوء أحمر ساطع. يتميز هذا المكون بحجمه الصغير، مما يسهل تحقيق كثافة أعلى للتعبئة على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) وتمكين تصميم معدات نهائية أصغر للمستخدم. يتم توريد الجهاز على بكرات شريطية مقاس 8 مم، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع عمليات التجميع الآلي (pick-and-place).

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا الـ LED بصمته الصغيرة جدًا، وبنائه خفيف الوزن، وامتثاله للمعايير الحديثة للتصنيع والبيئة. فهو خالٍ من الرصاص، ومتوافق مع RoHS، ومتوافق مع REACH، ومصنف على أنه خالٍ من الهالوجين. تجعله هذه الميزات مناسبًا لمجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية، ومعدات الاتصالات (مثل الهواتف، وأجهزة الفاكس)، وإضاءة لوحات القيادة والمفاتيح في السيارات، والإضاءة الخلفية العامة لشاشات LCD والرموز.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل خارج هذه الحدود.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. يمكن أن يتسبب تجاوز هذا الجهد في حالة الانحياز العكسي في انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي (I_F):25 مللي أمبير تيار مستمر. يجب ألا يتجاوز التيار المستمر المستمر هذه القيمة.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):60 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، تردد 1 كيلوهرتز) للتعامل مع الارتفاعات العابرة.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25 درجة مئوية.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):2000 فولت (نموذج جسم الإنسان). إجراءات التعامل الصحيحة مع ESD ضرورية أثناء التجميع.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -40°C إلى +85°C (التشغيل)، من -40°C إلى +90°C (التخزين).
• درجة حرارة اللحام:ذروة ملف إعادة الانسياب عند 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ؛ اللحام اليدوي عند 350°C لمدة أقصاها 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية حيث I_F= 5 مللي أمبير و T_a= 25 درجة مئوية. وهي تحدد الأداء النموذجي للجهاز.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من 22.5 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 57.0 مللي كانديلا (الحد الأقصى)، مع تسامح نموذجي يبلغ ±11%. يتم تحديد القيمة الفعلية بواسطة رمز التصنيف (M2، N1، N2، P1).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):زاوية نموذجية واسعة تبلغ 120 درجة، مما يوفر نمط إشعاع واسعًا مناسبًا لإضاءة المساحات.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):يبلغ نموذجيًا 632 نانومتر، مما يضع الإشعاع في المنطقة الحمراء من الطيف المرئي.
• الطول الموجي السائد (λ_d):محدد بين 617.5 نانومتر و 633.5 نانومتر، مع تسامح يبلغ ±1 نانومتر. هذا هو إحداثي اللون الأساسي، ويتم تصنيفه من E4 إلى E7.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):يبلغ نموذجيًا 20 نانومتر، مما يشير إلى نقاء الطيف للضوء الأحمر.
• الجهد الأمامي (V_F):يتراوح من 1.70 فولت إلى 2.20 فولت عند 5 مللي أمبير، مع تسامح يبلغ ±0.05 فولت. يتم تصنيفه من الرمز 19 إلى 23. من الضروري استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي لمنع الانحراف الحراري الناتج عن التقلبات الطفيفة في الجهد.
• التيار العكسي (I_R):أقصى 10 ميكرو أمبير عند V_R=5 فولت. لم يتم تصميم الجهاز للعمل في حالة الانحياز العكسي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز المنتج إلى مجموعات (Bins) بناءً على معايير الأداء الرئيسية لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج. يمكن للمصممين تحديد مجموعات معينة لتلبية متطلبات التطبيق الدقيقة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

المجموعات: M2 (22.5-28.5 مللي كانديلا)، N1 (28.5-36.0 مللي كانديلا)، N2 (36.0-45.0 مللي كانديلا)، P1 (45.0-57.0 مللي كانديلا). يضمن اختيار مجموعة أعلى (مثل P1) سطوعًا أدنى أعلى.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

المجموعات: E4 (617.5-621.5 نانومتر)، E5 (621.5-625.5 نانومتر)، E6 (625.5-629.5 نانومتر)، E7 (629.5-633.5 نانومتر). يسمح هذا باتساق اللون في التطبيقات التي يتم فيها استخدام عدة مصابيح LED جنبًا إلى جنب.

3.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

المجموعات: 19 (1.70-1.80 فولت)، 20 (1.80-1.90 فولت)، 21 (1.90-2.00 فولت)، 22 (2.00-2.10 فولت)، 23 (2.10-2.20 فولت). يمكن أن يساعد مطابقة مجموعات V_Fفي تحقيق تقاسم موحد للتيار في التكوينات المتوازية.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما لا يتم تفصيل رسوم بيانية محددة في النص المقدم، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذا الـ LED ستشمل:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة الأسية بين الجهد الأمامي والتيار. جهد الركبة حوالي 1.7-2.2 فولت.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:تزداد الشدة مع زيادة التيار ولكنها قد تشبع عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:تنخفض الشدة عادةً مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، وهو عامل حاسم لإدارة الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يوضح القدرة الإشعاعية النسبية مقابل الطول الموجي، متمركز حول 632 نانومتر بعرض نطاق يبلغ حوالي 20 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يأتي الـ LED في عبوة SMD قياسية. يحدد الرسم البعدي الطول والعرض والارتفاع وأحجام الوسادات ومواضعها مع تسامح نموذجي يبلغ ±0.1 مم. تخطيط الوسادات الصحيح أمر بالغ الأهمية للحام موثوق والاستقرار الميكانيكي.

5.2 تحديد القطبية

يتم عادةً تمييز القطب السالب على جسم الجهاز أو الإشارة إليه في مخطط البصمة. الاتجاه الصحيح ضروري لتشغيل الدائرة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة الانسياب (Reflow)

يوصى بملف لحام خالٍ من الرصاص: التسخين المسبق عند 150-200°C لمدة 60-120 ثانية، الوقت فوق 217°C (درجة السيولة) لمدة 60-150 ثانية، ذروة درجة الحرارة عند 260°C كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى. يجب ألا يتجاوز معدل التسخين الأقصى 6°C/ثانية ومعدل التبريد 3°C/ثانية. لا ينبغي إجراء إعادة الانسياب أكثر من مرتين.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فاستخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف أقل من 350°C، مع تطبيق الحرارة على كل طرف لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ. استخدم مكواة منخفضة الطاقة (<25 واط) واترك فترة تبريد لا تقل عن ثانيتين بين الأطراف لمنع التلف الحراري.

6.3 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة المكونات في أكياس مقاومة للرطوبة مع مجفف. لا تفتح الكيس حتى تكون جاهزًا للاستخدام. بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة عند ≤ 30°C و ≤ 60% رطوبة نسبية واستخدامها خلال 168 ساعة (7 أيام). إذا تم تجاوز ذلك، يلزم معالجة بالخبز عند 60 ± 5°C لمدة 24 ساعة قبل إعادة الانسياب.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد مصابيح LED في شريط ناقل على بكرات قطرها 7 بوصات. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم توفير أبعاد البكرة والشريط وشريط الغطاء في ورقة البيانات.

7.2 شرح الملصق

يتضمن ملصق التعبئة معلومات حرجة: رقم المنتج (P/N)، الكمية (QTY)، ورموز التصنيف المحددة لشدة الإضاءة (CAT)، والطول الموجي السائد (HUE)، وجهد التشغيل الأمامي (REF)، جنبًا إلى جنب مع رقم الدفعة.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشرات الحالة:مؤشرات الطاقة أو الاتصال أو الوضع في الإلكترونيات الاستهلاكية وأجهزة الاتصالات.
• الإضاءة الخلفية:لمفاتيح الأغشية، لوحات المفاتيح، رموز لوحة القيادة في السيارات، وشاشات LCD ذات متطلبات السطوع المنخفضة إلى المتوسطة.
• الإضاءة الزخرفية العامة:حيث تكون هناك حاجة إلى حجم صغير ولون أحمر محدد.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي. احسب قيمته بناءً على جهد المصدر (V_supply)، وجهد التشغيل الأمامي للـ LED (V_Fمن مجموعته)، والتيار الأمامي المطلوب (I_F، دون تجاوز 25 مللي أمبير). R = (V_supply- V_F) / I_F.
• إدارة الحرارة:على الرغم من انخفاض الطاقة، تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على PCB أو تخفيف حراري إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار للحفاظ على خرج الضوء والعمر الافتراضي.
• حماية ESD:نفذ حماية ESD على خطوط الإدخال إذا كان الـ LED في موقع يمكن للمستخدم الوصول إليه.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بعبوات LED القديمة ذات الثقب المار (through-hole)، يقدم هذا الـ LED SMD توفيرًا كبيرًا في المساحة، وملاءمة أفضل للتجميع الآلي، وأداء حراري محتمل أفضل بسبب التثبيت المباشر على PCB. ضمن فئة LED SMD الحمراء، فإن عوامل التمييز الرئيسية هي تقنية الشريحة المحددة من AlGaInP (التي توفر كفاءة عالية ولون أحمر ساطع)، وزاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة، والامتثال البيئي الشامل (RoHS، خالٍ من الهالوجين).

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 لماذا يعتبر المقاوم المتسلسل إلزاميًا؟

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. خاصية V-I الخاصة بها أسية. يؤدي زيادة طفيفة في الجهد بعد نقطة الركبة إلى زيادة كبيرة وربما مدمرة في التيار. يجعل المقاوم المتسلسل التيار يعتمد إلى حد كبير على قيمة المقاوم وجهد المصدر، مما يوفر تقريبًا بسيطًا وفعالًا للتيار الثابت.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بمصدر جهد 3.3 فولت أو 5 فولت؟

نعم، كلاهما شائع. لمصدر جهد 3.3 فولت وتيار مستهدف I_Fبقيمة 5 مللي أمبير، مع V_Fنموذجي بقيمة 2.0 فولت، سيكون المقاوم المتسلسل R = (3.3V - 2.0V) / 0.005A = 260 أوم. لمصدر جهد 5 فولت، R = (5V - 2.0V) / 0.005A = 600 أوم. استخدم دائمًا أقصى V_Fمن المجموعة لتصميم متحفظ.

10.3 ماذا تعني معلومات "التصنيف" لتصميمي؟

يضمن التصنيف الاتساق. إذا كان تصميمك يتطلب سطوعًا موحدًا عبر عدة مصابيح LED (مثلًا في مصفوفة إضاءة خلفية)، فيجب عليك تحديد مجموعة ضيقة لشدة الإضاءة (مثل P1 فقط). وبالمثل، من أجل لون متسق، حدد مجموعة ضيقة للطول الموجي السائد (مثل E6 فقط). قد يؤثر هذا على التكلفة والتوفر.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم لوحة مؤشرات متعددة الـ LED.يحتاج المصمم إلى 10 مؤشرات حمراء على لوحة تعمل بجهد 5 فولت. لضمان سطوع ولون موحدين، يحدد مجموعات P1 للشدة و E6 للطول الموجي. باستخدام أقصى V_Fمن المجموعة 23 (2.20 فولت) لتصميم متحفظ، واختيار I_F= 10 مللي أمبير لرؤية جيدة، يتم حساب قيمة المقاوم المتسلسل: R = (5V - 2.20V) / 0.01A = 280 أوم. يتم اختيار القيمة القياسية الأقرب وهي 270 أوم، مما يؤدي إلى زيادة طفيفة في التيار إلى حوالي 10.4 مللي أمبير، وهو ما يظل ضمن حد 25 مللي أمبير. يتم وضع مصابيح LED على PCB مع البصمة الموصى بها، ويتبع التجميع ملف إعادة الانسياب المحدد.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد هذا الـ LED على وصلة أشباه الموصلات من النوع p-n مصنوعة من مواد AlGaInP. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المضمن في الوصلة، يتم حقن الإلكترونات والثقوب عبر الوصلة. يؤدي إعادة اتحادها إلى إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء)، وهي عملية تسمى الانبعاث الكهروضوئي. يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث، في هذه الحالة الأحمر الساطع (~632 نانومتر). تساعد عدسة الراتنج الشفافة في استخراج وتوزيع الضوء.

13. اتجاهات التكنولوجيا

الاتجاه العام في مصابيح LED من نوع SMD للإشارة هو نحو أحجام عبوات أصغر (مثل 0402، 0201 مقياس متري) للأجهزة فائقة الصغر، وكفاءة أعلى تؤدي إلى شدة إضاءة أكبر عند تيارات أقل، ونطاق ألوان موسع. هناك أيضًا دفعة مستمرة لتحسين الموثوقية في ظل الظروف القاسية (درجة حرارة أعلى، رطوبة) والامتثال الأكثر صرامة للوائح البيئية العالمية. يتم تحسين مواد أشباه الموصلات الأساسية، مثل AlGaInP و InGaN (للأزرق/الأخضر)، باستمرار من أجل أداء أفضل وفعالية من حيث التكلفة.