ورقة بيانات LED SMD 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T - الحجم 2.0x1.25x0.8 مم - الجهد 1.75-2.35 فولت - اللون الأصفر اللامع - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح LED طراز 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T هو جهاز مثبت على السطح (SMD) مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب حجمًا مضغوطًا وأداءً موثوقًا. يستخدم هذا المكون شريحة أشباه موصلات من نوع AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) لإنتاج ضوء أصفر لامع. يتم تغليف المصباح في عبوة من الراتنج الصافي، مما يعزز استخراج الضوء ويوفر حماية بيئية. تشمل مزاياه الرئيسية بصمة أصغر بكثير مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح كثافة تعبئة أعلى على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs)، ويقلل من متطلبات التخزين، ويساهم في النهاية في تصغير حجم المعدات النهائية. يجعل البناء خفيف الوزن هذا المنتج مثاليًا للتطبيقات المحمولة والمصغرة.

1.1 الميزات الرئيسية والامتثال

• معبأ على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرة قطرها 7 بوصات لتوافقه مع معدات التجميع الآلي (pick-and-place).
• مصمم للاستخدام مع عمليات اللحام القياسية بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري.
• نوع أحادي اللون يشع ضوءًا أصفر لامعًا.
• مصنوع من مواد خالية من الرصاص.
• المنتج متوافق مع توجيهية RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• الامتثال لأنظمة الاتحاد الأوروبي REACH (تسجيل وتقييم وترخيص وتقييد المواد الكيميائية).
• بناء خالٍ من الهالوجين، مع تحديد حدود للبروم (Br) والكلور (Cl) عند <900 جزء في المليون لكل منهما على حدة و <1500 جزء في المليون لمجموعهما.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف. جميع القيم محددة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• تيار الأمام المستمر (IF):25 مللي أمبير. أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه باستمرار.
• تيار الأمام الذروي (IFP):60 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي نابض، مسموح به فقط تحت دورة عمل 1/10 بتردد 1 كيلو هرتز. وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتضمن ومضات عالية الكثافة قصيرة المدة.
• تبديد الطاقة (Pd):60 ملي واط. أقصى قدرة يمكن للجهاز تبديدها كحرارة، وتحسب كجهد أمامي (VF) مضروبًا في تيار أمامي (IF).
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):2000 فولت. تشير هذه القيمة إلى حساسية LED للكهرباء الساكنة. يجب اتباع إجراءات التعامل مع ESD المناسبة أثناء التجميع والتعامل.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي صُمم الجهاز للعمل ضمنه.
• نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40 درجة مئوية 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

تحدد هذه المعلمات أداء LED تحت ظروف التشغيل العادية، تُقاس عادةً عند Ta=25°C و IF=20mA ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من حد أدنى 45.0 mcd إلى حد أقصى 112.0 mcd. تقع القيمة النموذجية ضمن هذا النطاق بناءً على رمز التصنيف (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ1/2):حوالي 100 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف الشدة عند 0 درجة (على المحور).
• الطول الموجي الذروي (λp):عادة حوالي 591 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تصل فيه توزيع القدرة الطيفية إلى أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 585.5 نانومتر إلى 591.5 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية ويتطابق مع لون ضوء LED.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):عادة 15 نانومتر. هذا هو عرض الطيف عند نصف أقصى شدة (العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى - FWHM).
• الجهد الأمامي (VF):يتراوح من 1.75 فولت إلى 2.35 فولت. انخفاض الجهد عبر LED عند التشغيل بتيار أمامي محدد.
• التيار العكسي (IR):بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي 5 فولت. الجهاز غير مخصص للعمل في انحياز عكسي.

ملاحظات هامة:يتم تحديد التفاوتات على النحو التالي: ±11% لشدة الإضاءة، ±1 نانومتر للطول الموجي السائد، و ±0.1 فولت للجهد الأمامي. تنطبق قيمة الجهد العكسي فقط على حالة اختبار IR.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

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

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

تحدد المجموعات الحد الأدنى والأقصى لشدة الإضاءة عند IF=20mA.

P1: 45.0 - 57.0 mcd

P2: 57.0 - 72.0 mcd

Q1: 72.0 - 90.0 mcd

Q2: 90.0 - 112.0 mcd

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

تحدد المجموعات اتساق اللون.

D3: 585.5 - 588.5 نانومتر

D4: 588.5 - 591.5 نانومتر

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

تساعد المجموعات في تصميم الدائرة لتنظيم التيار.

0: 1.75 - 1.95 فولت

1: 1.95 - 2.15 فولت

2: 2.15 - 2.35 فولت

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة ضرورية للتصميم.

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

يُظهر هذا المنحنى العلاقة الأسية بين التيار والجهد. يؤدي زيادة صغيرة في الجهد بعد عتبة التشغيل إلى زيادة كبيرة في التيار. وهذا يؤكد الحاجة الماسة لمقاومة محددة للتيار أو محرك تيار ثابت في دائرة التطبيق لمنع الهروب الحراري وفشل الجهاز.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

ينخفض إخراج الضوء من LED مع زيادة درجة حرارة الوصلة. يُظهر المنحنى عادة انخفاضًا تدريجيًا في الشدة من درجات الحرارة المنخفضة حتى حوالي 25 درجة مئوية، يليه انخفاض أكثر وضوحًا في درجات الحرارة المحيطة الأعلى. يجب أخذ هذا في الاعتبار في التصاميم حيث يعمل LED في بيئات مرتفعة الحرارة لضمان سطوع كافٍ.

4.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا المنحنى أن إخراج الضوء يزيد مع التيار الأمامي، ولكن ليس خطيًا. غالبًا ما تبلغ الكفاءة (لومن لكل واط) ذروتها عند تيار أقل من التصنيف الأقصى المطلق. التشغيل فوق هذه النقطة المثلى يقلل الكفاءة ويولد المزيد من الحرارة.

4.4 توزيع الطيف

يرسم الرسم البياني الشدة النسبية مقابل الطول الموجي، ويظهر ذروة واحدة في المنطقة الصفراء (~591 نانومتر) بعرض نطاق نموذجي 15 نانومتر، مما يؤكد طبيعته أحادية اللون.

4.5 نمط الإشعاع

يوضح الرسم البياني القطبي التوزيع المكاني للضوء. تُظهر عبوة 19-21 عادة نمطًا لامبرتيًا أو شبه لامبرتي، مما يوفر زاوية رؤية واسعة ومتساوية مناسبة لتطبيقات المؤشر والإضاءة الخلفية.

4.6 منحنى تخفيض تصنيف التيار الأمامي

يحدد هذا المنحنى أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، يجب تقليل الحد الأقصى للتيار الآمن للحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود ومنع التدهور المتسارع.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتمتع LED SMD طراز 19-21 ببصمة مستطيلة مضغوطة. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر، تفاوت ±0.1 مم ما لم يُذكر) طول الجسم حوالي 2.0 مم، وعرض 1.25 مم، وارتفاع 0.8 مم. تتميز العبوة بطرفي أنود وكاثود في الأسفل للحام. يتم الإشارة بوضوح إلى علامة تعريف الكاثود على العبوة، وهو أمر بالغ الأهمية للتوجيه الصحيح لـ PCB.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 حماية التيار

آلية تحديد تيار خارجية (مقاومة أو دائرة متكاملة محركة) إلزامية. تعني خاصية I-V الأسية لـ LED أن التقلبات الطفيفة في جهد الإمداد يمكن أن تسبب طفرات تيار كبيرة، مما يؤدي إلى فشل فوري.

6.2 التخزين وحساسية الرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في كيس حاجز مقاوم للرطوبة مع مجفف.

- لا تفتح الكيس حتى تصبح جاهزًا للاستخدام.

- بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية.

- "عمر الأرضية" بعد فتح الكيس هو 168 ساعة (7 أيام).

- إذا تم تجاوز عمر الأرضية أو أشار المجفف إلى دخول الرطوبة، فإن الخبز عند 60±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة مطلوب قبل لحام إعادة التدفق لمنع تلف "الفشار".

6.3 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتم تحديد ملف تعريف إعادة تدفق خالٍ من الرصاص:

- التسخين المسبق: 150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية.

- الوقت فوق السائل (217 درجة مئوية): 60-150 ثانية.

- درجة الحرارة القصوى: 260 درجة مئوية كحد أقصى، لمدة لا تزيد عن 10 ثوانٍ.

- معدل التسخين: أقصى 6 درجة مئوية/ثانية حتى 255 درجة مئوية.

- معدل التبريد: أقصى 3 درجة مئوية/ثانية.

- لا ينبغي إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين.

6.4 اللحام اليدوي وإعادة العمل

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف ≤350 درجة مئوية، وطبق الحرارة على كل طرف لمدة ≤3 ثوانٍ، واستخدم مكواة بقدرة تصنيفية ≤25 واط. اسمح بفترة تبريد لا تقل عن 2 ثانية بين الأطراف. لا يُنصح بشدة بإعادة العمل. إذا كان لا مفر منه، فيجب استخدام مكواة لحام برأس مزدوج لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد أثناء الإزالة لتجنب الإجهاد الميكانيكي على العبوة. تحقق دائمًا من وظيفة الجهاز بعد أي إعادة عمل.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات في شريط حامل بارز بعرض 8 مم، ملفوف على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم توفير أبعاد مفصلة لجيوب الشريط الحامل والبكرة لضمان التوافق مع مغذيات التشغيل الآلي.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حرجة للتتبع والتطبيق الصحيح:

- CPN:رقم جزء العميل (إذا تم تعيينه).

- P/N:رقم جزء الشركة المصنعة (مثال: 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T).

- QTY:كمية القطع على البكرة.

- CAT:رمز مجموعة شدة الإضاءة (مثال: P1، Q2).

- HUE:رمز مجموعة اللونية/الطول الموجي السائد (مثال: D3، D4).

- REF:رمز مجموعة الجهد الأمامي (مثال: 0، 1، 2).

- LOT No:رقم دفعة التصنيع لتتبع الجودة.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:مثالي للإضاءة الخلفية للرموز والمفاتيح والمناطق الصغيرة على لوحات القيادة وألواح التحكم والإلكترونيات الاستهلاكية.
• مؤشرات الحالة:مثالي لمؤشرات الطاقة أو الاتصال أو حالة الوظيفة في معدات الاتصالات (الهواتف، الفاكسات) وأجهزة الشبكات وضوابط الصناعة.
• إشارة للأغراض العامة:مناسب لأي تطبيق يتطلب إشارة بصرية صفراء مضغوطة ومشرقة.

8.2 اعتبارات التصميم

• قيادة التيار:استخدم دائمًا مقاومة على التوالي أو محرك تيار ثابت. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (Vsupply - VF) / IF، حيث يجب اختيار VF من القيمة القصوى في المجموعة أو ورقة البيانات لضمان عدم تجاوز التيار للحدود في أسوأ الظروف.
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن العبوة صغيرة، تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في PCB أو ثقوب حرارية تحت الوسادة الحرارية (إن وجدت) لتبديد الحرارة، خاصة عند التشغيل بالقرب من التصنيفات القصوى أو في درجات حرارة محيطة عالية.
• حماية ESD:نفذ حماية ESD على خطوط الإدخال إذا كان LED في موقع يمكن للمستخدم الوصول إليه. أثناء التعامل والتجميع، استخدم محطات عمل مؤرضة وأسوار معصم.
• التصميم البصري:زاوية الرؤية الواسعة تجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة. للضوء المركز، قد تكون العدسات الخارجية أو أدلة الضوء ضرورية.

9. المقارنة الفنية والتمييز

يقدم طراز 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T عدة مزايا في فئته:

ميزة الحجم:بصمته 2.0x1.25 مم أصغر بكثير من مصابيح LED التقليدية ذات الثقب 3 مم أو 5 مم، مما يتيح تخطيطات PCB أكثر كثافة.

تكنولوجيا المواد:يوفر استخدام مادة أشباه الموصلات AlGaInP كفاءة عالية ونقاء لوني ممتاز في طيف الأصفر/البرتقالي/الأحمر مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم.

الموثوقية:يساهم بناء SMD والعبوة القوية في استقرار ميكانيكي جيد ومقاومة للاهتزاز.

الامتثال:الامتثال الكامل لمعايير RoHS و REACH والخالية من الهالوجين يجعله مناسبًا للأسواق العالمية ذات اللوائح البيئية الصارمة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س1: ما هو الغرض من رموز التصنيف (Binning)؟

ج1: يضمن التصنيف اتساق اللون والسطوع داخل دفعة إنتاج. للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا (مثل مصفوفات LED متعددة)، يوصى بتحديد مجموعات ضيقة أو الطلب من نفس الدفعة.

س2: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من مصدر منطقي 3.3 فولت أو 5 فولت؟

ج2: لا. يجب عليك دائمًا استخدام مقاومة محددة للتيار. على سبيل المثال، مع مصدر 3.3 فولت و VF نموذجي 2.0 فولت عند 20 مللي أمبير، ستكون قيمة المقاومة (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 أوم. ستكون مقاومة قياسية 68 أوم مناسبة.

س3: لماذا هناك عمر أرضية صارم لمدة 7 أيام بعد فتح كيس الحاجز الرطوبي؟

ج3: يمكن لعبوات SMD امتصاص الرطوبة من الغلاف الجوي. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحبوسة أن تتبخر بسرعة، مما يسبب انفصالًا داخليًا أو تشققًا ("تأثير الفشار")، مما يدمر الجهاز.

س4: كيف أحدد الكاثود؟

ج4: تحتوي العبوة على علامة كاثود مميزة. في عبوة 19-21، تكون هذه عادة شريط أخضر، أو شق، أو زاوية مشطوفة على جانب طرف الكاثود. راجع دائمًا رسم أبعاد العبوة للعلامة المحددة.

11. دراسة حالة تصميم عملية

السيناريو:تصميم لوحة مؤشر حالة مضغوطة بـ 10 مصابيح LED صفراء لجهاز طبي محمول.

خطوات التصميم:

1. تصميم الدائرة:استخدم خط طاقة مشترك 3.3 فولت. احسب أسوأ حالة لمقاومة التوالي: R = (3.3V - 2.35V_{أقصى VF}) / 0.020A = 47.5 أوم. اختر مقاومة قياسية 47 أوم، 1/10 واط. هذا يضمن ألا يتجاوز التيار 20.2 مللي أمبير حتى إذا كان LED لديه أقل VF.

2. تخطيط PCB:ضع مصابيح LED بتباعد مركزي لا يقل عن 5 مم للرؤية الفردية. قم بتضمين صب نحاسي صغير متصل بوسادات الكاثود للمساعدة في تبديد الحرارة. أضف مخططات حريرية وعلامات قطبية (+ للأنود، - أو رمز الكاثود للكاثود) لتوضيح التجميع.

3. التجميع:اطلب جميع مصابيح LED من نفس مجموعة شدة الإضاءة (مثل Q1) ونفس مجموعة الطول الموجي السائد (مثل D4) لضمان سطوع ولون موحدين. قم بجدولة تجميع PCB بحيث يتم استخدام مصابيح LED مباشرة بعد فتح كيس الحاجز الرطوبي.

4. الاختبار:تحقق من الجهد الأمامي وإخراج الضوء لعينة من اللوحة تحت ظروف التشغيل المصممة.

12. مبدأ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في هذا LED على الإضاءة الكهربائية في وصلة p-n أشباه موصلات مصنوعة من AlGaInP. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المضمن في الوصلة، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. هناك، يعيدون الاتحاد، ويطلقون الطاقة في شكل فوتونات. تحدد طاقة فجوة النطاق المحددة لسبيكة AlGaInP الطول الموجي للضوء المنبعث، والذي في هذه الحالة يكون في الطيف الأصفر (~591 نانومتر). يحمي الراتنج الإيبوكسي الصافي الشريحة، ويوفر دعماً ميكانيكياً، ويشكل نمط إخراج الضوء.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر الاتجاه في مصابيح LED SMD مثل سلسلة 19-21 نحو:

زيادة الكفاءة:تؤدي التحسينات المستمرة في النمو الطبقي الخارجي وتصميم الشريحة إلى زيادة اللومن لكل واط (lm/W)، مما يقلل استهلاك الطاقة لنفس إخراج الضوء.

التصغير:يتم تطوير أحجام عبوات أصغر (مثل 1.0x0.5 مم) للأجهزة فائقة الصغر.

تعزيز الموثوقية:تؤدي مواد وعمليات التعبئة المحسنة إلى فترات تشغيل أطول وأداء أفضل تحت درجات الحرارة والرطوبة العالية.

التكامل الذكي:يشهد السوق الأوسع نموًا في مصابيح LED ذات محركات أو دوائر تحكم مدمجة، على الرغم من أن المكونات المنفصلة القياسية مثل 19-21 تظل ضرورية لتطبيقات المؤشر والإضاءة الخلفية عالية الحجم وفعالة التكلفة.