ورقة بيانات LED SMD 17-21 أصفر لامع - عبوة 1.6x0.8x0.6 مم - جهد 1.75-2.35 فولت - قدرة 60 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح LED SMD 17-21 هو جهاز صغير الحجم مُثبت على السطح، مُصمم للتطبيقات عالية الكثافة التي تتطلب مصدر ضوء أصفر لامع. تكمن ميزته الأساسية في بصمته المادية المُخفضة بشكل كبير مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح تصميمات لوحات دوائر مطبوعة (PCB) أصغر، وكثافة أعلى لتعبئة المكونات، وفي النهاية معدات نهائية أكثر إحكاما للمستخدم. يجعل البناء خفيف الوزن هذا المنتج مثاليًا أيضًا للتطبيقات المصغرة والمحمولة حيث يكون الوزن والمساحة من القيود الحرجة.

هذا المصباح LED هو من النوع أحادي اللون، ويبعث ضوءًا أصفر لامعًا. تم تصنيعه باستخدام مادة أشباه الموصلات AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم)، والمعروفة بكفاءتها العالية ونقاء لونها في الطيف من الأصفر إلى الأحمر. الجهاز مُغلف براتنج راتنجي شفاف تمامًا، مما يسمح بأقصى إخراج للضوء. وهو متوافق بالكامل مع توجيه RoHS (تقييد المواد الخطرة)، ولوائح الاتحاد الأوروبي REACH، وخالي من الهالوجين، مما يلبي معايير بيئية صارمة (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). يتم توريد المنتج على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي "pick-and-place" وعمليات اللحام القياسية بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو بالطور البخاري.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود ويجب تجنبه لضمان أداء موثوق.

• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في حالة الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• تيار الأمام المستمر (IF):25 مللي أمبير. أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• تيار الأمام الذروي (IFP):60 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي نابض، مسموح به فقط تحت دورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلو هرتز. هذا التصنيف مفيد في ظروف التعددية (multiplexing) أو ظروف التيار الزائد المؤقت.
• تبديد الطاقة (Pd):60 ميلي واط. أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها، وتحسب بضرب جهد الأمام (VF) في تيار الأمام (IF).
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):2000 فولت. يشير هذا إلى حساسية الجهاز للكهرباء الساكنة. إجراءات التعامل مع ESD الصحيحة إلزامية.
• درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40 إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي تم تحديد الجهاز للتشغيل ضمنه.
• درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40 إلى +90 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام (Tsol):للحام بإعادة التدفق، يتم تحديد درجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ. للحام اليدوي، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة وصلة (Tj) تبلغ 25 درجة مئوية وتيار أمامي قدره 20 مللي أمبير، وهي حالة الاختبار القياسية.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من حد أدنى 57.00 مللي كانديلا إلى حد أقصى 112.00 مللي كانديلا. تقع القيمة النموذجية ضمن هذا النطاق. ينطبق تسامح ±11% على شدة الإضاءة.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):زاوية الرؤية الكاملة النموذجية عند نصف الشدة هي 140 درجة، مما يوفر نمط إشعاع واسعًا مناسبًا لتطبيقات الإضاءة الخلفية والمؤشرات.
• الطول الموجي الذروي (λp):الطول الموجي الذي تكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد. القيمة النموذجية هي 591 نانومتر، مما يضعها في منطقة الأصفر اللامع.
• الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 585.50 نانومتر إلى 591.50 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية ويتطابق مع لون إخراج LED. تم تحديد تسامح ضيق يبلغ ±1 نانومتر.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):العرض الكامل النموذجي عند نصف الحد الأقصى (FWHM) للطيف الانبعاث هو 15 نانومتر، مما يشير إلى انبعاث لوني ضيق نسبيًا ونقي.
• جهد الأمام (VF):يتراوح من 1.75 فولت إلى 2.35 فولت عند 20 مللي أمبير. تم تحديد تسامح ±0.1 فولت. هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي (IR):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي قدره 5 فولت. من المهم ملاحظة أن هذا الجهاز غير مصمم للتشغيل في انحياز عكسي؛ حالة الاختبار هذه هي للتعريف فقط.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على معايير الأداء الرئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار أجزاء تلبي متطلبات محددة للسطوع واللون والخصائص الكهربائية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

مصنف عند IF=20mA. تم تعريف ثلاث مجموعات: P2 (57.00-72.00 مللي كانديلا)، و Q1 (72.00-90.00 مللي كانديلا)، و Q2 (90.00-112.00 مللي كانديلا). هذا يسمح بالاختيار بناءً على مستويات السطوع المطلوبة.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

مصنف عند IF=20mA. تم تعريف مجموعتين: D3 (585.50-588.50 نانومتر) و D4 (588.50-591.50 نانومتر). يضمن هذا التحكم الدقيق حدًا أدنى من التباين اللوني داخل التطبيق.

3.3 تصنيف جهد الأمام

مصنف عند IF=20mA. تم تعريف ثلاث مجموعات: 0 (1.75-1.95 فولت)، و 1 (1.95-2.15 فولت)، و 2 (2.15-2.35 فولت). يمكن أن يساعد اختيار مصابيح LED من نفس مجموعة الجهد في تحقيق سطوع أكثر تجانسًا عند تشغيلها من مصدر جهد ثابت أو تبسيط حسابات مقاومة تحديد التيار.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما لم يتم تفصيل منحنيات رسومية محددة في النص المقدم، فإن الخصائص الكهروضوئية النموذجية لمثل هذه المصابيح LED ستشمل عدة علاقات رئيسية. إنمنحنى التيار مقابل الجهد (I-V)سيظهر العلاقة الأسية، حيث يزداد جهد الأمام مع التيار ودرجة الحرارة. إنمنحنى شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام (I-L)يكون عادةً شبه خطي ضمن نطاق التشغيل، مما يظهر أن إخراج الضوء يتناسب طرديًا مع التيار. إنمنحنى شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطةسيظهر انخفاضًا في الإخراج مع ارتفاع درجة الحرارة، وهي خاصية لجميع مصابيح LED. إنرسم توزيع الطيفسيظهر ذروة واحدة حول 591 نانومتر مع عرض FWHM يبلغ حوالي 15 نانومتر، مما يؤكد الانبعاث الأصفر ذو النطاق الضيق. فهم هذه المنحنيات ضروري للإدارة الحرارية وتصميم دائرة التشغيل للحفاظ على أداء ثابت على مدى نطاق درجة حرارة التشغيل.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يحتوي مصباح LED SMD 17-21 على عبوة سطحية صغيرة الحجم. تشمل الأبعاد الرئيسية (مع تسامح قياسي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك) طول 1.6 مم، وعرض 0.8 مم، وارتفاع 0.6 مم. تتميز العبوة بعلامة الكاثود لتحديد القطبية الصحيحة أثناء التجميع. يجب اشتقاق توصيات نمط اللحام الدقيق (البصمة) من الرسم التفصيلي ذي الأبعاد لضمان اللحام والمحاذاة المناسبين.

5.2 تحديد القطبية

القطبية الصحيحة ضرورية لتشغيل الجهاز. تحتوي العبوة على علامة كاثود مميزة. وضع LED في قطبية عكسية سيمنعه من الإضاءة، وإذا تجاوز الجهد العكسي الحد الأقصى المطلق البالغ 5 فولت، فقد يتسبب في تلف دائم.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق

الجهاز متوافق مع عمليات اللحام بإعادة التدفق الخالية من الرصاص. يتضمن ملف درجة الحرارة الموصى به: مرحلة تسخين أولية بين 150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية؛ وقت فوق درجة السيولة (217 درجة مئوية) من 60-150 ثانية؛ درجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260 درجة مئوية، تُحفظ لمدة أقصاها 10 ثوانٍ؛ ومعدلات صعود وتبريد قصوى تبلغ 6 درجات مئوية/ثانية و 3 درجات مئوية/ثانية على التوالي. لا ينبغي إجراء اللحام بإعادة التدفق أكثر من مرتين. يجب تجنب الإجهاد على جسم LED أثناء التسخين وانحناء PCB بعد اللحام.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد. يجب أن تكون درجة حرارة طرف مكواة اللحام أقل من 350 درجة مئوية، ويجب ألا تتجاوز مدة التلامس مع كل طرف 3 ثوانٍ. يُوصى باستخدام مكواة منخفضة الطاقة (<25 واط). اترك فاصلًا زمنيًا لا يقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف. يشكل اللحام اليدوي خطرًا أعلى للتلف الحراري.

6.3 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس حاجزة مقاومة للرطوبة مع مجفف. يجب عدم فتح الكيس حتى تكون المكونات جاهزة للاستخدام. بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة عند 30 درجة مئوية أو أقل ورطوبة نسبية 60% أو أقل. "عمر الأرضية" بعد الفتح هو 168 ساعة (7 أيام). إذا تم تجاوز هذا الوقت أو إذا أظهر مؤشر المجفف التشبع، فيجب تجفيف المكونات عند 60 ± 5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفشار" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

تتكون التعبئة القياسية من 3000 قطعة لكل بكرة. يتم تحديد أبعاد الشريط الحامل والبكرة لضمان التوافق مع معدات التجميع الآلية. يحتوي ملصق التعبئة على معلومات حرجة للتتبع والتطبيق الصحيح: رقم منتج العميل (CPN)، ورقم المنتج (P/N)، وكمية التعبئة (QTY)، ورتبة شدة الإضاءة (CAT)، ورتبة اللونية/الطول الموجي السائد (HUE)، ورتبة جهد الأمام (REF)، ورقم الدفعة (LOT No).

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:مثالي لمؤشرات لوحة القيادة، والإضاءة الخلفية للمفاتيح، والإضاءة الخلفية المسطحة لشاشات LCD والرموز نظرًا لزاوية رؤيته الواسعة وإخراج الضوء الموحد.
• معدات الاتصالات:مناسب كمؤشرات حالة وإضاءة خلفية لوحة المفاتيح في الهواتف وآلات الفاكس.
• مؤشرات عامة:يمكن استخدامه في مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية، وضوابط الصناعية، والأجهزة المنزلية حيث يكون مؤشر أصفر لامع مطلوبًا.

8.2 اعتبارات التصميم

تحديد التيار:مقاومة خارجية لتحديد التيار إلزامية تمامًا. مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار، والتغيير الطفيف في جهد الأمام يمكن أن يسبب تغييرًا كبيرًا في التيار، مما قد يؤدي إلى الهروب الحراري والفشل. يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - VF) / IF، حيث VF هو جهد الأمام لـ LED عند التيار المطلوب IF. صمم دائمًا لأقصى VF محدد لضمان ألا يتجاوز التيار الحد.الإدارة الحرارية:بينما تبديد الطاقة منخفض، فإن الحفاظ على درجة حرارة وصلة منخفضة هو مفتاح الموثوقية طويلة المدى وإخراج الضوء المستقر. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في PCB أو ثقوب حرارية (thermal vias) إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار.حماية ESD:نفذ تدابير حماية ESD المناسبة في الدائرة وأثناء التعامل، حيث أن الجهاز مصنف بـ 2000 فولت HBM.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يكمن التمييز الأساسي لـ LED 17-21 في جمعه بين عامل الشكل الصغير جدًا (1.6x0.8 مم) وخصائص أداء تقنية AlGaInP. مقارنة بمصابيح LED الصفراء ذات الثقب المار القديمة، فإنه يوفر تقليصًا هائلاً في مساحة اللوحة والوزن. مقارنة بمصابيح LED الصفراء SMD الأخرى، فإن هيكل التصنيف المحدد الخاص بها لشدة الإضاءة (P2, Q1, Q2)، والطول الموجي السائد (D3, D4)، وجهد الأمام (0, 1, 2) يوفر للمصممين درجة عالية من التحكم في اتساق الأداء البصري والكهربائي لمنتجهم النهائي. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 140 درجة هي ميزة رئيسية لتطبيقات الإضاءة الخلفية مقارنة بالأجهزة ذات الزوايا الأضيق.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س: ما هو السبب الرئيسي لفشل LED في التطبيق؟

ج: السبب الأكثر شيوعًا هو التيار الزائد بسبب عدم كفاية أو عدم وجود دائرة تحديد تيار أو تشغيل LED من مصدر جهد غير منظم. الإجهاد الحراري المفرط من حرارة اللحام الزائدة أو التشغيل في درجة حرارة محيطة عالية هو عامل رئيسي آخر.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من مصدر طاقة منطقي 3.3 فولت أو 5 فولت؟

ج: لا. يجب عليك دائمًا استخدام مقاومة على التوالي لتحديد التيار. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت و VF نموذجي 2.0 فولت عند 20 مللي أمبير، ستكون المقاومة المطلوبة (5V - 2.0V) / 0.02A = 150 أوم. احسب دائمًا لأقصى VF لضمان تيار آمن.

س: لماذا معلومات التخزين والتجفيف مهمة جدًا؟

ج: يمكن للعبوات SMD امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء عملية اللحام بإعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحتبسة أن تتبخر بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا يمكن أن يتسبب في تشقق عبوة الراتنج الإيبوكسي (ظاهرة "الفشار")، مما يؤدي إلى فشل فوري أو كامن.

س: كيف أفسر رموز التصنيف (Binning) على الملصق؟

ج: رمز CAT يتوافق مع مجموعة شدة الإضاءة (مثل Q1)، ورمز HUE يتوافق مع مجموعة الطول الموجي السائد (مثل D4)، ورمز REF يتوافق مع مجموعة جهد الأمام (مثل 1). اختيار أجزاء من نفس رموز التصنيف يضمن حدًا أدنى من التباين داخل دفعة الإنتاج.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم لوحة مؤشرات حالة ذات سطوع موحد.يقوم مصمم بإنشاء لوحة تحكم تحتوي على 20 مؤشر LED أصفر. لضمان ظهور جميع مصابيح LED بنفس السطوع، يحدد مصابيح LED من نفس مجموعة شدة الإضاءة (على سبيل المثال، جميعها من مجموعة Q1: 72-90 مللي كانديلا). لتبسيط تصميم دائرة التشغيل وضمان تيار ثابت، يحدد أيضًا مصابيح LED من نفس مجموعة جهد الأمام (على سبيل المثال، جميعها من المجموعة 1: 1.95-2.15 فولت). يحسبون قيمة مقاومة تحديد تيار واحدة باستخدام أقصى VF من تلك المجموعة (2.15 فولت) لضمان عدم تجاوز أي LED لـ 20 مللي أمبير حتى مع تسامحات جهد الإمداد. تضمن زاوية الرؤية الواسعة البالغة 140 درجة رؤية المؤشرات من مواقع المشغل المختلفة. تسمح العبوة الصغيرة 17-21 بوضع المؤشرات قريبة جدًا من بعضها على PCB كثيف.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تبعث الضوء من خلال الوميض الكهربائي (electroluminescence). عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تندمج الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة. بالنسبة لهذا LED الأصفر اللامع المحدد، فإن مادة أشباه الموصلات هي AlGaInP. فجوة النطاق الطاقي لهذا المركب شبه الموصِّل تحدد الطول الموجي (اللون) للفوتونات المنبعثة. في هذه الحالة، تم هندسة فجوة النطاق لإنتاج فوتونات بطول موجي يتركز حول 591 نانومتر، والذي تدركه العين البشرية على أنه أصفر لامع. يقوم الراتنج الإيبوكسي الشفاف تمامًا بحماية شريحة أشباه الموصلات ويعمل كعدسة، مشكلاً إخراج الضوء إلى زاوية الرؤية المحددة البالغة 140 درجة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر الاتجاه في مصابيح LED للمؤشرات والإضاءة الخلفية نحو كفاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل وحدة طاقة كهربائية)، وأحجام عبوات أصغر لتمكين أجهزة أكثر إحكامًا، وتحسين اتساق اللون واستقراره على مدى درجة الحرارة والعمر الافتراضي. هناك أيضًا دافع قوي نحو اعتماد أوسع للمواد وعمليات التصنيع الصديقة للبيئة، كما يتضح من توافق هذا المنتج مع RoHS و REACH وكونه خاليًا من الهالوجين. التكامل، مثل دمج مقاومة تحديد التيار أو الثنائيات الواقية داخل عبوة LED نفسها، هو اتجاه مستمر آخر لتبسيط تصميم الدائرة وتوفير مساحة اللوحة. بالنسبة لمصابيح LED الصفراء، تظل AlGaInP تقنية المواد عالية الأداء المهيمنة، مع تحسينات مستمرة في عمليات النمو الطبقي البلوري (epitaxial growth) لإنتاج كفاءة أفضل وتحكم أضيق في الطول الموجي.