ورقة بيانات LED SMD 19-219 أصفر براق - الحجم 1.6x0.8x0.65 مم - جهد أمامي 1.7-2.2 فولت - شدة إضاءة 18-45 مكد - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 19-219 مصباح LED من نوع السطح المثبت (SMD) يُصدر لونًا أصفر براقًا. تم تصميمه باستخدام تقنية شريحة AlGaInP مُغلّفة براتنج صافٍ تمامًا. تشمل مزاياه الرئيسية عامل شكل مضغوط، وتوافق مع عمليات التجميع الآلي، وامتثال لمعايير السلامة والبيئة الحديثة مثل RoHS وREACH ومتطلبات الخلو من الهالوجين.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

يُمكّن الحجم الأصغر بكثير مقارنة بمصابيح LED ذات الإطار الرصاصي من تحقيق كثافة تعبئة أعلى على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs)، مما يؤدي إلى تقليل حجم ووزن المعدات الإجمالي. وهذا يجعله مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات المصغرة والمحدودة المساحة. يتم تعبئة الجهاز على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرة قطرها 7 بوصات، مما يسهل عملية التجميع الآلي عالي السرعة. تشمل أسواقه المستهدفة الرئيسية الإلكترونيات الاستهلاكية، وتجهيزات السيارات الداخلية، ومعدات الاتصالات، وتطبيقات المؤشرات العامة التي تتطلب إضاءة موثوقة ومضغوطة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة لمصباح LED 19-219.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد الحدود القصوى المطلقة الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف تشغيل.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير. أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):60 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط في ظروف النبض (دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز) للتعامل مع الارتفاعات العابرة.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ملي واط. أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها، وتحسب كـ V_F* I_F.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):2000 فولت. يشير إلى مستوى متوسط من متانة ESD؛ لا تزال احتياطات التعامل القياسية مع ESD ضرورية.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي تم تحديد الجهاز للعمل ضمنه.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +90°C.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ، أو اللحام اليدوي عند 350°C لمدة تصل إلى 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°C، ما لم يُذكر خلاف ذلك. وهي تمثل الأداء النموذجي.

• شدة الإضاءة (I_v):18 إلى 45 ملي كانديلا (mcd). يتم إدارة هذا النطاق الواسع من خلال نظام تصنيف (انظر القسم 3). التسامح هو ±11%.
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):130 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى، مما يشير إلى نمط مشاهدة واسع.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):591 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):585.5 إلى 594.5 نانومتر. هذا يُحدد اللون المُدرك (الأصفر) وهو أيضًا خاضع للتصنيف. التسامح هو ±1 نانومتر.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):15 نانومتر (نموذجي). عرض الطيف المنبعث عند نصف أقصى شدة.
• الجهد الأمامي (V_F):1.7 إلى 2.2 فولت عند 5 مللي أمبير. يتم إدارة هذا النطاق من خلال تصنيف الجهد. التسامح هو ±0.05 فولت.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (أقصى) عند V_R= 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معلمات رئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تعريف المجموعات بقيم شدة الإضاءة الدنيا والعظمى عند I_F=5 مللي أمبير.

• المجموعة M1:18.0 - 22.5 ملي كانديلا
• المجموعة M2:22.5 - 28.5 ملي كانديلا
• المجموعة N1:28.2 - 36.0 ملي كانديلا
• المجموعة N2:36.0 - 45.0 ملي كانديلا

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تجميع مصابيح LED حسب طولها الموجي السائد الدقيق للحفاظ على تجانس اللون.

• المجموعة A، التصنيف D3:585.5 نانومتر
• المجموعة A، التصنيف D4:588.5 نانومتر
• المجموعة A، التصنيف D5:591.5 نانومتر

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

مصنف إلى خطوات 0.1 فولت للمساعدة في تصميم الدائرة، خاصة لحساب مقاومة تحديد التيار وإدارة الطاقة.

• المجموعة 19:1.7 - 1.8 فولت
• المجموعة 20:1.8 - 1.9 فولت
• المجموعة 21:1.9 - 2.0 فولت
• المجموعة 22:2.0 - 2.1 فولت
• المجموعة 23:2.1 - 2.2 فولت

4. تحليل منحنى الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف تشغيل مختلفة.

4.1 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

يُظهر هذا المنحنى أن الناتج الضوئي يزداد مع التيار ولكن ليس خطيًا. عند التيارات المنخفضة جدًا، تكون الزيادة حادة، ولكنها تميل إلى التشبع عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة والتأثيرات الحرارية. وهذا يسلط الضوء على أهمية تشغيل LED عند تياره المحدد للحصول على سطوع وعمر أمثلين.

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

منحنى I-V أسي، نموذجي للدايود. يؤدي التغيير الصغير في الجهد الأمامي إلى تغيير كبير في التيار الأمامي. وهذا يؤكد على الحاجة الحرجة لسائق تيار ثابت أو مقاومة متسلسلة محسوبة جيدًا لمنع الانحراف الحراري وفشل الجهاز.

4.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

ينخفض الناتج الضوئي لـ LED مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يقوم هذا المنحنى بتحديد قيمة التخفيض، ويُظهر أن شدة الإضاءة يمكن أن تنخفض بشكل كبير مع اقتراب درجة الحرارة المحيطة من الحد الأقصى للتشغيل. الإدارة الحرارية الفعالة على PCB ضرورية للحفاظ على سطوع ثابت.

4.4 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يُحدد هذا الرسم البياني أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. لضمان الموثوقية، يجب تقليل التيار الأمامي عند التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية للحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن حدود آمنة.

4.5 توزيع الطيف ونمط الإشعاع

يؤكد مخطط الطيف على الانبعاث الأصفر أحادي اللون المتمركز حول 591 نانومتر. يوضح مخطط الإشعاع نمط الانبعاث الشبيه بـ Lambertian بزاوية مشاهدة واسعة تبلغ 130 درجة، وهو مناسب للتطبيقات التي تتطلب إضاءة منطقة واسعة.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

للجهاز بصمة مضغوطة. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر): الطول: 1.6 ±0.1، العرض: 0.8 ±0.1، الارتفاع: 0.65 ±0.1. يتم التعرف على الكاثود من خلال شكل محدد للوسادة أو علامة على قاع العبوة.

5.2 تخطيط وسادة اللحام الموصى به

يتم توفير نمط أرضي مقترح لتصميم PCB، مع أبعاد لوسادات الأنود والكاثود. يتضمن التصميم تخفيفًا حراريًا وتباعدًا مناسبًا لضمان لحام موثوق واستقرار ميكانيكي. يُنصح المهندسون بتعديل هذا النمط بناءً على عملية تصنيع PCB المحددة ومتطلباتهم الحرارية.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتم تحديد ملف لحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص: التسخين المسبق: 150-200°C لمدة 60-120 ثانية؛ الوقت فوق السائل (217°C): 60-150 ثانية؛ درجة الحرارة القصوى: 260°C كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى. يتم أيضًا تحديد معدلات التسخين والتبريد القصوى لتقليل الإجهاد الحراري على المكون.

6.2 احتياطات حرجة

• تحديد التيار:مقاومة تحديد تيار خارجية إلزامية. تعني خاصية I-V الأسية لـ LED أن حتى التغيرات الطفيفة في جهد التغذية يمكن أن تسبب طفرات تيار مدمرة.
• دورات إعادة التدفق:لا تعرّض LED لأكثر من دورتين من لحام إعادة التدفق.
• الإجهاد الميكانيكي:تجنب تطبيق إجهاد على جسم LED أثناء اللحام أو التعامل مع اللوحة. لا تُشوّه PCB بعد التجميع.
• اللحام اليدوي:إذا لزم الأمر، استخدم مكواة خاضعة للتحكم في درجة الحرارة (<350°C) مع طرف سعة أقل من 25 واط. قم بتحديد وقت التلامس إلى 3 ثوانٍ لكل طرف مع فترات تبريد كافية بين الأطراف.

7. التخزين والتعامل

الجهاز حساس للرطوبة (MSL).

• قبل الفتح:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية.
• بعد الفتح:"عمر الأرضية" تحت ≤30°C/≤60% رطوبة نسبية هو سنة واحدة. يجب إعادة إغلاق الأجهزة غير المستخدمة في كيسها المضاد للرطوبة مع مجفف.
• التجفيف:إذا تم تجاوز وقت التخزين أو أظهر مؤشر المجفف دخول الرطوبة، قم بالتجفيف عند 60 ±5°C لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

8. معلومات التعبئة والطلب

التعبئة القياسية هي 3000 قطعة لكل بكرة على شريط حامل بعرض 8 مم. يتم توفير أبعاد البكرة لإعداد المغذي الآلي. يتضمن الملصق على البكرة معلومات مثل رقم الجزء، الكمية، مجموعة شدة الإضاءة (CAT)، مجموعة الطول الموجي السائد (HUE)، مجموعة الجهد الأمامي (REF)، ورقم الدفعة.

9. اقتراحات التطبيق

9.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• داخل السيارة:الإضاءة الخلفية لأدوات لوحة القيادة، والمفاتيح، ولوحات التحكم.
• الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في الهواتف وآلات الفاكس.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:إضاءة خلفية مسطحة لشاشات LCD الصغيرة، وإضاءة المفاتيح، والمؤشرات الرمزية.
• التنبيه للأغراض العامة:مؤشرات حالة الطاقة، واختيار الوضع، والتنبيه في الأجهزة الإلكترونية المختلفة.

9.2 اعتبارات التصميم

• دائرة القيادة:استخدم دائمًا مقاومة متسلسلة أو سائق تيار ثابت. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F, مع مراعاة أسوأ حالة V_Fمن نطاق التصنيف.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من انخفاض الطاقة، تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية على PCB أو فتحات حرارية إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار للحفاظ على الناتج الضوئي والعمر الافتراضي.
• التصميم البصري:زاوية المشاهدة الواسعة مناسبة للمشاهدة المباشرة. للضوء المركز، قد تكون هناك حاجة لعدسة خارجية.

10. المقارنة التقنية والتمييز

يتمثل التمييز الأساسي لـ LED 19-219 في الجمع بين حجم عبوة صغير جدًا 1608 (1.6x0.8 مم) مع شدة إضاءة عالية نسبيًا لفئته (تصل إلى 45 ملي كانديلا). يوفر استخدام تقنية AlGaInP انبعاثًا أصفرًا كفؤًا. يجعل امتثاله لمعايير الخلو من الهالوجين ومعايير RoHS/REACH الصارمة مناسبًا للأسواق العالمية ذات اللوائح البيئية الصارمة. مقارنة بمصابيح LED ذات الثقب الأكبر، فإنه يمكّن من تصغير كبير وتوفير تكاليف التجميع الآلي.

11. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: لماذا مقاومة تحديد التيار ضرورية تمامًا؟

ج: جهد LED الأمامي له معامل درجة حرارة سالب وتسامح تصنيعي ضيق. بدون مقاومة، يمكن أن يؤدي الزيادة الطفيفة في جهد التغذية أو انخفاض V_Fبسبب التسخين إلى زيادة التيار بشكل لا يمكن السيطرة عليه، مما يؤدي إلى فشل فوري.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: نعم، الحد الأقصى لتصنيف التيار الأمامي المستمر هو 25 مللي أمبير. التشغيل عند 20 مللي أمبير ضمن المواصفات، ولكن يجب عليك التأكد من مراعاة درجة الحرارة المحيطة باستخدام منحنى التخفيض. في درجات الحرارة المحيطة العالية، يكون الحد الأقصى للتيار المسموح به أقل.

س: ماذا تعني رموز التصنيف (M1، D4، 21) لتصميمي؟

ج: تضمن الاتساق داخل دورة إنتاج. على سبيل المثال، استخدام مصابيح LED من نفس مجموعة شدة الإضاءة (مثل N2) يضمن سطوعًا موحدًا عبر مصفوفة. استخدام نفس مجموعة الجهد يبسط حساب مقاومة تحديد التيار. للتطبيقات الحرجة للون، تحديد مجموعة الطول الموجي السائد (مثل D4) أمر ضروري.

س: كيف أفسر عمر الأرضية لمدة عام واحد؟

ج: بمجرد فتح الكيس المضاد للرطوبة، يمكن للمكونات امتصاص الرطوبة الجوية. إذا لم تُستخدم خلال عام واحد في ظروف خاضعة للرقابة (30°C/60% رطوبة نسبية)، فيجب إعادة تجفيفها قبل لحام إعادة التدفق لمنع تلف العبوة الداخلية من التمدد السريع للبخار.

12. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: تصميم لوحة مؤشر حالة بـ 10 مصابيح LED صفراء موحدة.

1. المواصفات:التيار الأمامي المستهدف I_F= 10 مللي أمبير لتوازن بين السطوع والعمر الافتراضي. جهد التغذية V_supply= 5 فولت.
2. اختيار التصنيف:لضمان التجانس البصري، حدد مصابيح LED من مجموعة شدة إضاءة واحدة (مثل N1: 28.2-36.0 ملي كانديلا) ومجموعة طول موجي سائد واحدة (مثل D4: 588.5 نانومتر).
3. حساب المقاومة:استخدم أقصى جهد أمامي من مجموعة الجهد المختارة لتصميم متحفظ. إذا كنت تستخدم المجموعة 22 (V_{F_max}= 2.1 فولت)، R = (5V - 2.1V) / 0.01A = 290 أوم. ستؤدي القيمة القياسية الأقرب (300 أوم) إلى I_F≈ 9.7 مللي أمبير، وهو آمن وضمن الهدف.
4. تخطيط PCB:ضع مصابيح LED مع تخطيط الوسادة الموصى به. قم بتضمين مساحة نحاسية صغيرة متصلة بوسادات الكاثود لتحسين حراري طفيف. تأكد من وضع مقاومات تحديد التيار بالقرب من أنودات LED.
5. التجميع:اتبع ملف تعريف إعادة التدفق المحدد. بعد التجميع، قم بالفحص تحت تكبير منخفض للتأكد من وجود حشوات لحام مناسبة ومحاذاة صحيحة.

13. مقدمة مبدأ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في هذا LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. مادة الشريحة هي فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم (AlGaInP). عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقق الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة حيث تتحد. الطاقة المنطلقة أثناء هذا الاتحاد تُصدر كفوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأصفر البراق (~591 نانومتر). يحمي الراتنج الإيبوكسي الصافي تمامًا الشريحة ويعمل كعدسة، مشكلاً نمط الإشعاع.

14. الاتجاهات والسياق التكنولوجي

يمثل LED 19-219 تقنية LED SMD ناضجة. تستمر الاتجاهات الحالية في صناعة مصابيح LED المؤشر في التركيز على عدة مجالات ذات صلة بهذا المنتج: مزيد من التصغير (مثل عبوات 1005، 0402)، وزيادة الفعالية الضوئية (مزيد من الناتج الضوئي لكل وحدة مدخل كهربائي)، وتعزيز الموثوقية في ظل الظروف القاسية (درجة حرارة أعلى، رطوبة). هناك أيضًا دافع قوي نحو خيارات طيفية أوسع داخل حجم عبوة واحد وتحسين اتساق اللون من خلال تصنيف أكثر دقة. الامتثال البيئي (الخلو من الهالوجين، REACH) المبرز في ورقة البيانات هذه أصبح الآن توقعًا قياسيًا للمكونات المباعة في الأسواق العالمية، مما يعكس استجابة الصناعة للمتطلبات التنظيمية والاستدامة.