ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD 19-21 أصفر براق - 2.0x1.25x1.1مم - جهد 1.7-2.2 فولت - قدرة 60 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

ثنائي باعث للضوء SMD 19-21 هو جهاز صغير الحجم، مصمم للتركيب السطحي، مخصص للتطبيقات التي تتطلب مؤشرًا أو إضاءة خلفية صفراء براقة. باستخدام تقنية شريحة AlGaInP، يقدم شدة إضاءة عالية في بصمة صغيرة جدًا. تشمل مزاياه الأساسية توفيرًا كبيرًا للمساحة على لوحات الدوائر المطبوعة، والتوافق مع عمليات التجميع الآلي، والامتثال لمعايير السلامة والبيئة الحديثة مثل RoHS وREACH ومتطلبات الخلو من الهالوجين.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

الميزة الرئيسية لهذا المكون هي حجمه الصغير للغاية (2.0 مم × 1.25 مم × 1.1 مم)، مما يتيح كثافة تعبئة أعلى ويسمح بتصميم معدات إلكترونية أصغر حجمًا وأكثر إحكامًا. طبيعته خفيفة الوزن تجعله مثاليًا للتطبيقات المصغرة والمحمولة. يتم تعبئة الجهاز على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرة قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات اللصق والتركيب الآلية عالية السرعة. تشمل الأسواق المستهدفة الإلكترونيات السياراتية (مثل إضاءة لوحة القيادة والمفاتيح الخلفية)، والاتصالات (مثل أضواء المؤشر في الهواتف وآلات الفاكس)، والإلكترونيات الاستهلاكية لإضاءة شاشات LCD الخلفية، وتطبيقات المؤشرات العامة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا للمعلمات التقنية الرئيسية للجهاز كما هي محددة في جداول "الحدود القصوى المطلقة" و"الخصائص الكهروضوئية".

2.1 المعلمات الكهربائية والحرارية

تحدد "الحدود القصوى المطلقة" الحدود التشغيلية التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم. للجهاز جهد عكسي أقصى (VR) يبلغ 5 فولت، مما يؤكد أنه غير مصمم للعمل في حالة الانحياز العكسي. يُصنف تيار الأمام المستمر (IF) بـ 25 مللي أمبير، مع تيار أمامي ذروي (IFP) يبلغ 60 مللي أمبير مسموح به في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز). تبديد الطاقة الأقصى (Pd) هو 60 ميغاواط. نطاق درجة حرارة التشغيل محدد من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، مع نطاق تخزين أوسع قليلاً من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية. يمكن للجهاز تحمل ملفات اللحام بإعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم تعريف الأداء الأساسي في ظل الظروف النموذجية (Ta=25°C، IF=5mA). تتراوح شدة الإضاءة (Iv) بشكل نموذجي من 11.5 mcd إلى 28.5 mcd، اعتمادًا على التصنيف المحدد. زاوية الرؤية (2θ1/2) هي 100 درجة واسعة، مما يوفر إضاءة واسعة ومتساوية. يقع الطول الموجي السائد (λd) ضمن الطيف الأصفر، تحديدًا بين 585.5 نانومتر و 594.5 نانومتر، مع طول موجي ذروي نموذجي (λp) حوالي 591 نانومتر. عرض النطاق الطيفي (Δλ) هو حوالي 15 نانومتر. جهد الأمام (VF) منخفض نسبيًا، يتراوح من 1.70 فولت إلى 2.20 فولت عند 5 مللي أمبير. يتم ضمان أن يكون التيار العكسي (IR) أقل من 10 ميكرو أمبير عند أقصى جهد عكسي يبلغ 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج وتصميم التطبيق، يتم فرز ثنائيات الإضاءة إلى مجموعات بناءً على ثلاث معلمات رئيسية: شدة الإضاءة، والطول الموجي السائد، وجهد الأمام.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى أربع مجموعات: L1 (11.5-14.5 mcd)، L2 (14.5-18.0 mcd)، M1 (18.0-22.5 mcd)، و M2 (22.5-28.5 mcd). يتيح ذلك للمصممين اختيار مستوى سطوع مناسب لتطبيقهم، مما يضمن الاتساق البصري عبر وحدات متعددة في المنتج.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم التحكم في اللون (الدرجة اللونية) من خلال مجموعات الطول الموجي السائد: D3 (585.5-588.5 نانومتر)، D4 (588.5-591.5 نانومتر)، و D5 (591.5-594.5 نانومتر). هذا التحكم الدقيق، مع تسامح ±1 نانومتر، أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي يكون فيها اتساق اللون مهمًا، كما في مصفوفات الإضاءة الخلفية متعددة الثنائيات أو مؤشرات الحالة التي يجب أن تتطابق مع لون علامة تجارية محددة.

3.3 تصنيف جهد الأمام

يتم تصنيف جهد الأمام بخطوات 0.1 فولت من 1.70 فولت إلى 2.20 فولت، مع رموز من 19 إلى 23. معرفة مجموعة الجهد المحددة أمر ضروري لتصميم شبكة المقاوم المحدد للتيار، حيث تؤثر بشكل مباشر على التيار المتدفق عبر الثنائي وبالتالي على سطوعه واستهلاكه للطاقة. التسامح على VF هو ±0.05 فولت داخل المجموعة الواحدة.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح سلوك الجهاز في ظل ظروف مختلفة، وهي بالغة الأهمية لتصميم دائرة قوي.

4.1 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى IV)

يظهر منحنى IV العلاقة غير الخطية بين تيار الأمام وجهد الأمام. بالنسبة لهذا الثنائي، يرتفع الجهد بشكل حاد بمجرد تجاوز عتبة التشغيل. عند تيار التشغيل النموذجي البالغ 5 مللي أمبير، يكون الجهد بين 1.7 فولت و 2.2 فولت. يجب على المصممين استخدام هذا المنحنى لضمان أن تقدم دائرة القيادة تيارًا ثابتًا، وليس جهدًا، لتحقيق سطوع متسق.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

يوضح هذا المنحنى اعتماد خرج الضوء على درجة الحرارة. تتناقص شدة الإضاءة مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. يظل الخرج مستقرًا نسبيًا من -40 درجة مئوية إلى حوالي 25 درجة مئوية ولكنه يظهر انخفاضًا ملحوظًا مع اقتراب درجة الحرارة من الحد الأقصى للتشغيل وهو +85 درجة مئوية. يجب أخذ هذه الخاصية في الاعتبار في التصاميم الخاصة بالبيئات عالية الحرارة، مما قد يتطلب تخفيض التصنيف أو إدارة حرارية.

4.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمام

يظهر هذا المنحنى أن خرج الضوء يزداد مع تيار الأمام، ولكن ليس بطريقة خطية تمامًا، خاصة عند التيارات الأعلى. كما يسلط الضوء على أهمية "الحد الأقصى المطلق" للتيار المستمر (25 مللي أمبير). التشغيل بالقرب من هذا الحد أو فوقه يمكن أن يؤدي إلى تسريع التدهور، وتقليل العمر الافتراضي، وفشل محتمل.

4.4 توزيع الطيف ونمط الإشعاع

يؤكد مخطط توزيع الطيف على خرج اللون الأصفر أحادي اللون مع ذروة مركزية حول 591 نانومتر. يوضح مخطط الإشعاع التوزيع المكاني للضوء، ويظهر زاوية الرؤية البالغة 100 درجة حيث تنخفض الشدة إلى نصف قيمتها القصوى. هذا النمط مهم لفهم كيفية إدراك الضوء من زوايا مختلفة في التطبيق النهائي.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة والتسامحات

يتم وضع الثنائي في عبوة SMD 19-21 قياسية. الأبعاد الرئيسية هي: الطول 2.0 مم، العرض 1.25 مم، والارتفاع 1.1 مم. تم تصميم أبعاد الرصاص (الطرف) والتباعد للحصول على لحام موثوق. جميع التسامحات غير المحددة هي ±0.1 مم. يتم الإشارة بوضوح إلى علامة الكاثود على العبوة للتوجيه الصحيح للقطبية أثناء التجميع.

5.2 تحديد القطبية وتصميم الوسادة

القطبية الصحيحة ضرورية لتشغيل الجهاز. تتميز العبوة بعلامة كاثود مميزة. يجب أن يتطابق نمط الوسادة الموصى به على لوحة الدوائر المطبوعة (البصمة) مع أطراف العبوة مع تخفيف مناسب لقناع اللحام لضمان تكوين حشوة لحام موثوقة أثناء إعادة التدفق، مما يوفر كلًا من الاتصال الكهربائي والمتانة الميكانيكية.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل واللحام المناسبان أمران بالغا الأهمية للحفاظ على موثوقية الجهاز وأدائه.

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق

الجهاز متوافق مع عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري. للحام الخالي من الرصاص، يوصى بملف درجة حرارة محدد: التسخين المسبق بين 150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية، الوقت فوق السائل (217 درجة مئوية) لمدة 60-150 ثانية، مع أقصى درجة حرارة لا تتجاوز 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. يجب ألا تتجاوز معدلات التسخين والتبريد القصوى 6 درجات مئوية/ثانية و 3 درجات مئوية/ثانية على التوالي. لا ينبغي إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين.

6.2 اللحام اليدوي والإصلاح

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد. يجب أن تكون درجة حرارة طرف مكواة اللحام أقل من 350 درجة مئوية، ويتم تطبيقها على كل طرف لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ. يجب أن تكون قدرة المكواة 25 واط أو أقل. يجب مراعاة فترة تبريد لا تقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف. يُنصح بشدة بعدم إجراء إصلاح بعد اللحام الأولي. إذا كان لا مفر منه، فيجب استخدام مكواة لحام مزدوجة الرأس متخصصة لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد وتجنب الإجهاد الميكانيكي على العبوة.

6.3 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة الثنائيات في كيس حاجز مقاوم للرطوبة مع مجفف. لا يجب فتح الكيس حتى تكون المكونات جاهزة للاستخدام. بعد الفتح، يجب تخزين الثنائيات غير المستخدمة عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية واستخدامها خلال 168 ساعة (7 أيام). إذا تم تجاوز هذه الفترة أو أظهر مؤشر المجفف التشبع، فيجب تجفيف المكونات عند 60±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الانفجار" (popcorning) أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات البكرة والشريط

يتم توريد المكونات على 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 للبكرة، والشريط الحامل، والشريط الغطائي لضمان التوافق مع مغذيات معدات التجميع الآلي.

7.2 شرح الملصق والتعبئة المقاومة للرطوبة

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حرجة للتتبع والتطبيق الصحيح: رقم المنتج (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، رتبة شدة الإضاءة (CAT)، رتبة الطول الموجي السائد (HUE)، ورتبة جهد الأمام (REF). تتكون التعبئة المقاومة للرطوبة من كيس صفائحي من الألومنيوم يحتوي على البكرة وحزمة مجفف، مع ملصق مؤشر رطوبة خارجي.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا الثنائي مناسب تمامًا لمجموعة متنوعة من أدوار المؤشرات والإضاءة الخلفية منخفضة الطاقة. تشمل التطبيقات الأساسية الإضاءة الخلفية للوحات قيادة السيارات والمفاتيح، ومؤشرات الحالة في معدات الاتصالات (الهواتف، آلات الفاكس)، والإضاءة الخلفية المسطحة لشاشات LCD الصغيرة والمفاتيح الغشائية، وأضواء المؤشرات العامة في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

8.2 اعتبارات تصميم حرجة

تحديد التيار:مقاوم محدد للتيار خارجي إلزامي. جهد الأمام له معامل درجة حرارة سالب، مما يعني أنه ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة. مصدر جهد ثابت بدون مقاوم متسلسل سيؤدي إلى هروب حراري وفشل سريع. يجب حساب قيمة المقاوم بناءً على جهد التغذية، ومجموعة جهد الأمام للثنائي، وتيار التشغيل المطلوب (الذي لا يجب أن يتجاوز 25 مللي أمبير مستمر).
الإدارة الحرارية:على الرغم من أن الجهاز لديه تبديد طاقة منخفض، إلا أن تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة يجب أن يأخذ في الاعتبار تبديد الحرارة، خاصة في المصفوفات عالية الكثافة أو بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية حول وسائد اللحام لتعمل كمشتت حراري.
حماية من الكهرباء الاستاتيكية (ESD):يتمتع الجهاز بتصنيف ESD يبلغ 2000 فولت (نموذج جسم الإنسان). يجب مراعاة احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتجميع لمنع التلف الكامن.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بعبوات LED التقليدية ذات الثقب المار، يقدم شكل SMD 19-21 مزايا كبيرة: بصمة وملف شخصي مخفضان بشكل كبير، وملاءمة للتجميع الآلي بالكامل مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف التصنيع، وتحسين الموثوقية بسبب عدم وجود أطراف منحنية. ضمن فئة LED SMD الصفراء، يتميز هذا الجزء المحدد بلونه الأصفر البراق من نظام مادة AlGaInP (غالبًا ما يكون أكثر سطوعًا وتشبعًا من التقنيات القديمة)، وزاوية رؤية واسعة تبلغ 100 درجة، والامتثال البيئي الشامل (RoHS، REACH، الخالي من الهالوجين). يسمح هيكل التصنيف التفصيلي له بالاختيار عالي الدقة للتطبيقات الحساسة للون والسطوع.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي مباشرة من مصدر منطقي 3.3 فولت أو 5 فولت؟
ج: لا. يجب عليك دائمًا استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي. على سبيل المثال، مع مصدر 5 فولت وثنائي من مجموعة VF=2.0 فولت يستهدف 20 مللي أمبير: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 أوم. المقاوم غير قابل للتفاوض للتشغيل الموثوق.
س: كيف أفسر رموز التصنيف على الملصق (مثلًا، CAT: M1، HUE: D4، REF: 20)؟
ج: هذا يحدد مجموعة الأداء الدقيقة. CAT:M1 تعني شدة إضاءة بين 18.0-22.5 mcd. HUE:D4 تعني طول موجي سائد بين 588.5-591.5 نانومتر. REF:20 تعني جهد أمام بين 1.80-1.90 فولت.
س: تظهر ورقة البيانات تصنيف جهد عكسي 5 فولت. هل يمكنني استخدامه في دائرة تيار متردد أو مع حماية من عكس القطبية؟
ج: تصنيف 5 فولت مخصص لاختبار التيار العكسي (IR) فقط. الجهاز غير مصمم للعمل في انحياز عكسي. يجب استخدامه فقط في دوائر التيار المستمر ذات الانحياز الأمامي. للتطبيقات المترددة أو ثنائية القطب، يلزم وجود مقوم خارجي أو ثنائي حماية.
س: ماذا يحدث إذا تجاوزت مدة الصلاحية البالغة 7 أيام بعد فتح كيس الحاجز الرطوبي؟
ج: تمتص المكونات الرطوبة من الهواء. إذا تم لحامها بدون تجفيف، يمكن أن تتبخر هذه الرطوبة بسرعة أثناء إعادة التدفق، مما يسبب انفصالًا داخليًا أو تشققًا ("popcorning"). يجب عليك تجفيف المكونات عند 60 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام لطرد الرطوبة.

11. دراسة حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات متعددة الثنائيات لقطعة من المعدات الصناعية.تتطلب اللوحة 10 مؤشرات صفراء موحدة. لضمان الاتساق البصري، يحدد المصمم ثنائيات من نفس مجموعة شدة الإضاءة (مثل M1) ونفس مجموعة الطول الموجي السائد (مثل D4). من مجموعة جهد الأمام (مثل 20)، يحسب المصمم قيمة مقاوم متسلسل دقيقة لمسار تغذية 12 فولت لتحقيق السطوع المطلوب عند 15 مللي أمبير، وهو أقل بكثير من الحد الأقصى البالغ 25 مللي أمبير. يضع تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة الثنائيات بتباعد كافٍ لتبديد الحرارة ويستخدم وسادة محددة بقناع اللحام للتحكم في حجم حشوة اللحام. يتبع المجمع إجراءات التعامل مع الرطوبة، ويستخدم ملف إعادة التدفق الموصى به، ويقوم بالفحص البصري الآلي للتحقق من الوضع الصحيح والقطبية.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد هذا الثنائي على مادة أشباه الموصلات AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) المزروعة على ركيزة. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة حيث تتحد. في AlGaInP، يطلق هذا الاتحاد الطاقة بشكل أساسي في شكل فوتونات في الجزء الأصفر/البرتقالي/الأحمر من الطيف المرئي، اعتمادًا على التركيب السبائكي الدقيق. عدسة الراتنج "الصافية" لا يتم تحويلها بالفوسفور؛ ينبعث الضوء الأصفر مباشرة من شريحة أشباه الموصلات نفسها، مما يؤدي إلى نقاء لوني وكفاءة عالية. يحمي هيكل العبوة القطعة شبه الموصلة الدقيقة ويتضمن عدسة إيبوكسي مصبوبة تشكل خرج الضوء إلى نمط الإشعاع المحدد.

13. اتجاهات وتطورات التكنولوجيا

الاتجاه العام في ثنائيات الإضاءة SMD مثل عبوة 19-21 هو نحو كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من خرج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية)، يتم تحقيقها من خلال تحسينات في تصميم الشريحة، والنمو الطبقي، واستخراج الضوء من العبوة. هناك أيضًا دفع مستمر لتحسين اتساق اللون وتقليل تسامحات التصنيف لتلبية متطلبات تطبيقات العرض والسيارات الراقية. تتطور تكنولوجيا التعبئة لتعزيز الموثوقية في ظل ظروف درجة حرارة ورطوبة أعلى. علاوة على ذلك، يعكس التحول الصناعي الواسع إلى المواد الخالية من الرصاص والخالية من الهالوجين والمتوافقة مع REACH، كما هو الحال في هذا الجهاز، الأهمية المتزايدة للاستدامة البيئية والامتثال التنظيمي في تصنيع المكونات الإلكترونية.