ورقة بيانات LED SMD 19-213/Y2C-CQ1 R2/3T - أصفر براق - 20 مللي أمبير - 2.2 فولت نموذجي - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 19-213/Y2C-CQ1 R2/3T مصباح LED من نوع أجهزة التثبيت السطحي (SMD) مُصمم للتجميعات الإلكترونية عالية الكثافة. وهو من النوع أحادي اللون، يُصدر ضوءًا أصفر براقًا، ويتم تصنيعه باستخدام مادة أشباه الموصلات AlGaInP مُغلّفة براتنج صافٍ تمامًا. هذا المكون أصغر بكثير من مصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح تقليصًا كبيرًا في المساحة المطلوبة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، وزيادة كثافة التعبئة، والمساهمة في النهاية في تصغير حجم المعدات النهائية. يُعد تصميمه خفيف الوزن مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات التي تكون فيها المساحة والوزن قيودًا حرجة.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

تنبع المزايا الأساسية لهذا المصباح من عبوته من نوع SMD وتكوينه المادي. تشمل الميزات الرئيسية التوافق مع الشريط القياسي بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي "اختيار ووضع". تم تصميمه للاستخدام مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري، بما يتماشى مع تقنيات التصنيع الحديثة عالية الحجم. الجهاز خالٍ من الرصاص (Pb-free) ومتوافق مع اللوائح البيئية والسلامة الرئيسية بما في ذلك RoHS، وREACH التابع للاتحاد الأوروبي، ومعايير خالية من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). يتم الحفاظ على المنتج نفسه ضمن مواصفات متوافقة مع RoHS.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا المصباح متعدد الاستخدامات ويجد تطبيقًا في أدوار الإضاءة والإشارة المختلفة. تشمل التطبيقات الشائعة الإضاءة الخلفية لطبلونات لوحات القيادة والمفاتيح. في معدات الاتصالات، يعمل كمؤشر أو إضاءة خلفية لأجهزة مثل الهواتف وآلات الفاكس. كما أنه مناسب لتوفير إضاءة خلفية مسطحة للشاشات الكريستالية السائلة (LCD)، والمفاتيح، والرموز. يجعل تصميمه للأغراض العامة منه خيارًا موثوقًا لمجموعة واسعة من المنتجات الإلكترونية الاستهلاكية والصناعية التي تتطلب مؤشرًا أصفر براقًا مضغوطًا.

2. المواصفات الفنية والتفسير الموضوعي

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا للحدود التشغيلية وخصائص أداء الجهاز تحت ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C).

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود. أقصى جهد عكسي (VR) هو 5 فولت. يجب ألا يتجاوز تيار الأمام المستمر (IF) 25 مللي أمبير. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروي (IFP) قدره 60 مللي أمبير تحت دورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلو هرتز. أقصى تبديد للطاقة (Pd) هو 60 ملي واط. يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهروستاتيكي (ESD) بقيمة 2000 فولت وفقًا لنموذج جسم الإنسان (HBM). نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr) هو من -40°C إلى +85°C، بينما نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg) أوسع قليلاً من -40°C إلى +90°C. يتم تحديد حدود درجة حرارة اللحام لإعادة التدفق (260°C لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى) واللحام اليدوي (350°C لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى عند الطرف).

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تحدد هذه المعلمات خرج الضوء والأداء الكهربائي تحت ظروف التشغيل النموذجية (IF=20mA، Ta=25°C). شدة الإضاءة (Iv) لها نطاق نموذجي، مع قيم دنيا وقصوى محددة يتم تعريفها بواسطة نظام التصنيف. زاوية الرؤية (2θ1/2) هي عادة 120 درجة، مما يشير إلى نمط إشعاع واسع. الطول الموجي الذروي (λp) يتركز حول 591 نانومتر، والطول الموجي السائد (λd) يتراوح من 585.5 نانومتر إلى 591.5 نانومتر، مما يحدد اللون الأصفر المُدرك. عرض النطاق الطيفي (Δλ) هو حوالي 15 نانومتر. جهد الأمام (VF) يقيس عادة 2.20 فولت، مع نطاق من 1.70 فولت إلى 2.40 فولت. التيار العكسي (IR) منخفض جدًا، بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند VR=5V. من المهم ملاحظة أن الجهاز غير مصمم للتشغيل تحت انحياز عكسي؛ ينطبق تصنيف VR فقط على حالة اختبار IR.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins). يستخدم هذا الجهاز معلمتين مستقلتين للتصنيف.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف خرج الضوء إلى أربع مجموعات (Q1، Q2، R1، R2) عند تشغيله بتيار 20 مللي أمبير. تغطي المجموعة Q1 النطاق من 72.0 مللي كانديلا إلى 90.0 مللي كانديلا. تمتد Q2 من 90.0 مللي كانديلا إلى 112.0 مللي كانديلا. تغطي R1 من 112.0 مللي كانديلا إلى 140.0 مللي كانديلا. المجموعة ذات أعلى خرج، R2، تتراوح من 140.0 مللي كانديلا إلى 180.0 مللي كانديلا. ينطبق تسامح ±11% على شدة الإضاءة داخل كل مجموعة.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم فرز اللون (الطول الموجي السائد) إلى مجموعتين (D3 و D4) للتحكم في تباين الدرجة اللونية. تتضمن المجموعة D3 مصابيح LED ذات طول موجي سائد بين 585.5 نانومتر و 588.5 نانومتر. تتضمن المجموعة D4 تلك من 588.5 نانومتر إلى 591.5 نانومتر. يتم تحديد تسامح ±1 نانومتر للطول الموجي السائد.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة. هذه المنحنيات أساسية لتصميم الدوائر وإدارة الحرارة.

4.1 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى I-V)

يُظهر هذا المنحنى العلاقة بين التيار المتدفق عبر LED وانخفاض الجهد عبره. إنه غير خطي، وهو نموذجي للدايود. يسمح المنحنى للمصممين بتحديد جهد التشغيل لتيار تشغيل معين، وهو أمر بالغ الأهمية لاختيار مقاومات تحديد التيار المناسبة أو تصميم مشغلات التيار الثابت.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

يوضح هذا الرسم البياني اعتماد خرج الضوء على درجة الحرارة. مع زيادة درجة الحرارة المحيطة (Ta)، تنخفض شدة الإضاءة عادةً. هذه الخاصية حيوية للتطبيقات التي تعمل في بيئات مرتفعة الحرارة، حيث قد تستلزم تعويضًا بصريًا أو كهربائيًا للحفاظ على سطوع ثابت.

4.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمام

يُظهر هذا الرسم كيف يتدرج خرج الضوء مع تيار التشغيل. بينما يؤدي زيادة التيار عمومًا إلى زيادة السطوع، فإن العلاقة ليست خطية تمامًا، وقد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا. كما يوضح منحنى تخفيض تصنيف تيار الأمام، الذي يُظهر أقصى تيار مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة للبقاء ضمن حدود تبديد الطاقة.

4.4 توزيع الطيف ونمط الإشعاع

يرسم منحنى التوزيع الطيفي الشدة النسبية مقابل الطول الموجي، مؤكدًا قيم الطول الموجي الذروي والسائد ويُظهر شكل طيف الضوء المنبعث. يمثل مخطط الإشعاع (الرسم القطبي) زاوية الرؤية 120 درجة بصريًا، ويُظهر كيفية توزيع شدة الضوء مكانيًا.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

تتطلب تخطيط وتجميع لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) بيانات ميكانيكية دقيقة.

5.1 أبعاد العبوة

توفر ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا لأبعاد عبوة LED. جميع التسامحات غير المحددة هي ±0.1 مم. يجب على المصممين الرجوع إلى هذا الرسم لإنشاء نمط اللحام (البصمة) الصحيح على لوحة الدوائر المطبوعة، مما يضمن اللحام والمحاذاة المناسبين.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم أمر بالغ الأهمية للموثوقية. هذا الجهاز حساس للرطوبة ويتطلب ملفات تعريف لحام محددة.

6.1 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف. يجب عدم فتح الكيس حتى تكون المكونات جاهزة للاستخدام. بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. "عمر التخزين المفتوح" بعد الفتح هو 168 ساعة (7 أيام). إذا تم تجاوز هذا الوقت أو إذا أظهر مؤشر المجفف التشبع، فإنه يلزم معالجة بالخبز عند 60 ±5°C لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

6.2 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتم تحديد ملف تعريف لحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص (Pb-free). تشمل المعلمات الرئيسية مرحلة تسخين أولي بين 150-200°C لمدة 60-120 ثانية، ووقت فوق نقطة السيولة (217°C) من 60-150 ثانية، ودرجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260°C يتم الاحتفاظ بها لمدة أقصاها 10 ثوانٍ، ومعدلات تسخين وتبريد مُتحكم بها (بحد أقصى 6°C/ثانية و 3°C/ثانية على التوالي). لا ينبغي إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين. يجب تجنب الإجهاد على جسم LED أثناء التسخين وانحناء اللوحة بعد اللحام.

6.3 اللحام اليدوي والإصلاح

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب أن تكون درجة حرارة طرف مكواة اللحام أقل من 350°C، ويتم تطبيقها لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ لكل طرف. يُوصى باستخدام مكواة منخفضة الطاقة (<25 واط)، مع توقف لا يقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف. لا يُنصح بالإصلاح بعد اللحام الأولي. إذا كان لا مفر منه، فيجب استخدام مكواة لحام برأسين لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد، مما يقلل من الإجهاد الحراري. يجب تقييم احتمالية التلف مسبقًا.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد الجهاز في عبوات قياسية للصناعة للتجميع الآلي.

7.1 مواصفات البكرة والشريط

يتم توريد مصابيح LED على شريط حامل بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم توفير رسومات أبعاد تفصيلية للشريط الحامل والبكرة، مع تسامحات قياسية ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق التعبئة على عدة معرفات رئيسية: CPN (رقم منتج العميل)، P/N (رقم المنتج)، QTY (كمية التعبئة)، CAT (رتبة/مجموعة شدة الإضاءة)، HUE (إحداثيات اللونية ورتبة/مجموعة الطول الموجي السائد)، REF (رتبة جهد الأمام)، و LOT No (رقم الدفعة للتتبع).

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 حماية الدائرة

القاعدة الأساسية للتصميم هي الاستخدام الإلزامي لمقاوم محدد للتيار على التوالي. لجهد الأمام لـ LED معامل حراري سالب وتباين في الإنتاج. يمكن أن يتسبب زيادة طفيفة في جهد التغذية في زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في تيار الأمام إذا لم يتم تحديده بواسطة مقاوم أو مشغل تيار ثابت.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من كونه مكون SMD صغير، يجب مراعاة تبديد الطاقة (60 ملي واط كحد أقصى) وتخفيض تصنيف تيار الأمام مع درجة الحرارة المحيطة. قد تكون هناك حاجة إلى مساحة نحاسية كافية على لوحة الدوائر المطبوعة حول الوسائد الحرارية (إن وجدت) أو تبريد عام للوحة في التطبيقات عالية الحرارة أو التيار للحفاظ على الأداء والعمر الافتراضي.

8.3 التصميم البصري

تجعل زاوية الرؤية الواسعة 120 درجة هذا المصباح مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة أو وضوح الرؤية من زوايا متعددة. للضوء المركز، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات). عبوة الراتنج الصافي تمامًا مثالية للتطبيقات التي يرغب فيها في لون الشريحة الحقيقي دون تشتيت.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: ما قيمة المقاوم التي يجب أن أستخدمها مع مصدر طاقة 5 فولت؟

ج: باستخدام قانون أوم (R = (Vsupply - Vf) / If) والقيم النموذجية (Vf=2.2V، If=20mA)، R = (5 - 2.2) / 0.02 = 140 أوم. سيكون المقاوم القياسي 150 أوم نقطة بداية آمنة، ولكن يجب التحقق من الحد الأدنى لـ Vf (1.7V) لضمان ألا يتجاوز التيار الحد الأقصى للتصنيف.

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح باستخدام دبوس متحكم دقيق بجهد 3.3 فولت؟

ج: نعم، ولكن ستكون الكفاءة أقل. مع Vf نموذجي=2.2V ومصدر طاقة 3.3V، فإن انخفاض الجهد عبر المقاوم هو 1.1 فولت فقط. لتحقيق 20 مللي أمبير، R = 1.1 / 0.02 = 55 أوم. تأكد من أن دبوس المتحكم الدقيق يمكنه توفير/استيعاب التيار المطلوب.

س: لماذا نطاق درجة حرارة التخزين أوسع من نطاق التشغيل؟

ج: يأخذ نطاق التشغيل في الاعتبار سلوك أشباه الموصلات النشط، وخرج الضوء، والموثوقية طويلة المدى تحت الإجهاد الكهربائي. نطاق التخزين مخصص للمكونات السلبية حيث تكون سلامة المواد وامتصاص الرطوبة فقط هي الشاغل، مما يسمح بنافذة درجة حرارة أوسع قليلاً.

س: إلى ماذا يشير اللون "الأصفر البراق"؟

ج: يصف الدرجة اللونية المحددة التي تنتجها مادة أشباه الموصلات AlGaInP، والتي تتوافق مع طول موجي سائد في نطاق 585-592 نانومتر. إنه أصفر مشبع ونقي مقارنة بالأصفر ذي الطيف الأوسع أو المحول بالفوسفور.

10. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات حالة لأجهزة استهلاكية.يحتاج المصمم إلى مؤشرات صفراء براقة ومتسقة متعددة على لوحة دوائر مطبوعة مكتظة بالمكونات. يتم اختيار LED 19-213 لحجمه الصغير، وتوافقه مع التثبيت الآلي، وتصنيفه الواضح للشدة (تم اختيار مجموعة R1 للسطوع العالي) والطول الموجي (مجموعة D4 للون المتسق). يستخدم تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة أبعاد العبوة الدقيقة من ورقة البيانات. يتوفر خط طاقة 5 فولت، لذلك يتم وضع مقاوم 150 أوم مقاس 0805 على التوالي مع كل LED، محسوبًا بناءً على Vf النموذجي. يتم توجيه ورشة التجميع باتباع ملف تعريف إعادة التدفق المحدد وخبز البكرات إذا كان كيس الحاجز للرطوبة مفتوحًا لأكثر من 48 ساعة قبل الاستخدام. تضمن زاوية الرؤية الواسعة رؤية المؤشرات من زوايا مختلفة في المنتج النهائي.

11. مقدمة عن المبدأ التقني

يعتمد هذا المصباح على شريحة أشباه موصلات من AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم). عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأصفر (~591 نانومتر). يتم تركيب الشريحة في عبوة تثبيت سطحية باستخدام إيبوكسي موصل أو لحام، وموصولة بسلك (Wire-bonded) بأطراف العبوة. ثم يتم تغليفها براتنج إيبوكسي أو سيليكون صافٍ يحمي الشريحة، ويعمل كعدسة لتشكيل خرج الضوء، ويوفر الاستقرار الميكانيكي.

12. الاتجاهات والسياق التكنولوجي

تمثل مصابيح LED من نوع SMD مثل 19-213 المعيار الصناعي لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية، حيث حلت إلى حد كبير محل مصابيح LED ذات الثقب بسبب كفاءة التصنيع والحجم. يوفر استخدام مادة AlGaInP كفاءة عالية ونقاء لوني في طيف الأحمر والبرتقالي والأصفر. تستمر الاتجاهات الحالية في صناعة LED الأوسع في التركيز على زيادة الفعالية الضوئية (لومن لكل واط)، وتحسين تجسيد اللون، ومزيد من التصغير (مثل عبوات على مستوى الشريحة)، وتعزيز الموثوقية تحت درجات حرارة وكثافة تيار أعلى. بالنسبة لتطبيقات المؤشرات القياسية، فإن التكنولوجيا ناضجة، مع التركيز على التصنيع المُحسن من حيث التكلفة، والتصنيف الصارم للاتساق، والامتثال للوائح البيئية المتطورة (خالية من الهالوجين، بصمة كربونية أقل).