ورقة بيانات LED SMD 19-21/S2C-AL2M2VY/3T - الحجم 2.0x1.25x0.8مم - الجهد 1.7-2.2 فولت - اللون البرتقالي اللامع - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 19-21/S2C-AL2M2VY/3T مصباح LED من نوع الأجهزة المركبة على السطح (SMD) يستخدم تقنية شريحة AlGaInP لإصدار لون برتقالي لامع. تم تصميم هذا المكون للتجميعات الإلكترونية الحديثة المدمجة، حيث يقدم مزايا كبيرة في استغلال مساحة اللوحة وعمليات التصنيع الآلي.

1.1 المزايا الأساسية وتحديد موقع المنتج

الميزة الأساسية لهذا المصباح هي بصمته الصغيرة للغاية. نظرًا لأنه أصغر بكثير من مصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، فإنه يتيح تصميم لوحات دوائر مطبوعة (PCBs) أصغر، وكثافة أعلى للمكونات، وتقليل متطلبات مساحة التخزين، وفي النهاية، إنشاء معدات نهائية أكثر إحكاما للمستخدم. كما أن بنيته خفيفة الوزن تجعله خيارًا مثاليًا للتطبيقات التي يكون فيها الحجم والوزن قيودًا حرجة.

هذا المصباح من النوع أحادي اللون، وخالي من الرصاص، ومتوافق مع اللوائح البيئية والسلامة الرئيسية بما في ذلك RoHS، وEU REACH، ومعايير الخلو من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). يتم توريده على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التركيب الآلي القياسية المستخدمة في التصنيع الإلكتروني بالحجم الكبير. كما أن المكون متوافق مع عمليات لحام الريفو (Reflow) بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري.

2. المواصفات الفنية والتفسير المتعمق

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• تيار التشغيل الأمامي (I_F):25 مللي أمبير (مستمر).
• تيار التشغيل الأمامي الذروي (I_FP):60 مللي أمبير (بدورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلو هرتز). هذا التصنيف مخصص للتشغيل النبضي فقط.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها دون تجاوز حدودها الحرارية.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):2000 فولت. يشير هذا إلى مستوى متوسط من الحساسية للتفريغ الكهروستاتيكي؛ يلزم اتباع إجراءات التعامل المناسبة مع ESD.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40°C إلى +85°C. الجهاز مصنف لتطبيقات نطاق درجة الحرارة الصناعية.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40°C إلى +90°C.
• درجة حرارة اللحام:للحام الريفو (Reflow)، يتم تحديد درجة حرارة ذروية تبلغ 260°C كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ. للحام اليدوي، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350°C كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية لدرجة الحرارة المحيطة (T_a) عند 25°C وتيار التشغيل الأمامي (I_F) عند 5 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من حد أدنى 14.5 مللي كانديلا إلى حد أقصى 28.5 مللي كانديلا. تقع القيمة النموذجية ضمن هذا النطاق. ينطبق تسامح ±11%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):زاوية نصف الشدة النموذجية هي 100 درجة، مما يشير إلى نمط رؤية واسع.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):نموذجيًا 611 نانومتر.
• الطول الموجي السائد (λ_d):يتراوح من 600.5 نانومتر إلى 612.5 نانومتر، مع تسامح ±1 نانومتر. تحدد هذه المعلمة اللون المُدرك.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):نموذجيًا 17 نانومتر، مقاسًا عند نصف شدة الذروة (العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى).
• جهد التشغيل الأمامي (V_F):يتراوح من 1.70 فولت إلى 2.20 فولت عند I_F=5 مللي أمبير، مع تسامح ±0.05 فولت.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت.ملاحظة هامة:لم يتم تصميم الجهاز للتشغيل في انحياز عكسي؛ حالة الاختبار هذه مخصصة لتوصيف تيار التسرب فقط.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على المعلمات الرئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم التصنيف عند I_F= 5 مللي أمبير.

• L2:من 14.5 إلى 18.0 مللي كانديلا
• M1:من 18.0 إلى 22.5 مللي كانديلا
• M2:من 22.5 إلى 28.5 مللي كانديلا

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم التصنيف عند I_F= 5 مللي أمبير.

• D8:من 600.5 إلى 603.5 نانومتر
• D9:من 603.5 إلى 606.5 نانومتر
• D10:من 606.5 إلى 609.5 نانومتر
• D11:من 609.5 إلى 612.5 نانومتر

3.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم التصنيف عند I_F= 5 مللي أمبير.

• 19:من 1.70 إلى 1.80 فولت
• 20:من 1.80 إلى 1.90 فولت
• 21:من 1.90 إلى 2.00 فولت
• 22:من 2.00 إلى 2.10 فولت
• 23:من 2.10 إلى 2.20 فولت

من المحتمل أن يشير الرمز "19-21" في رقم الجزء إلى مجموعات تصنيف محددة من هذه الفئات (مثل مجموعة V_F 19-21).

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات خصائص نموذجية تعتبر حاسمة للتصميم.

4.1 توزيع الطيف

يُظهر المنحنى ذروة واحدة سائدة مركزة حول 611 نانومتر، وهي سمة مميزة لمصابيح LED البرتقالية القائمة على AlGaInP. يؤدي عرض النطاق الضيق (نموذجيًا 17 نانومتر) إلى لون برتقالي نقي ومشبع.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار التشغيل الأمامي

يكون هذا المنحنى خطيًا بشكل عام عند التيارات المنخفضة ولكنه يُظهر تأثيرات التشبع مع زيادة التيار. من الضروري تحديد تيار القيادة المطلوب لتحقيق مستوى السطوع المطلوب.

4.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

تقل شدة الإضاءة مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. هذا المنحنى حاسم للتطبيقات التي تعمل على نطاق واسع من درجات الحرارة، حيث يسمح للمصممين بتخفيض الناتج المتوقع أو التعويض في دائرة القيادة.

4.4 منحنى تخفيض تيار التشغيل الأمامي

يُظهر هذا الرسم البياني أقصى تيار تشغيل أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع ارتفاع درجة الحرارة، يجب تقليل التيار الأقصى للبقاء ضمن حدود تبديد طاقة الجهاز ومنع الانفلات الحراري.

4.5 جهد التشغيل الأمامي مقابل تيار التشغيل الأمامي (منحنى I-V)

يُظهر هذا المنحنى الثنائي القياسي العلاقة الأسية. لجهد التشغيل الأمامي معامل درجة حرارة سالب، مما يعني أنه ينخفض قليلاً مع زيادة درجة حرارة الوصلة.

4.6 نمط الإشعاع

يؤكد الرسم البياني القطبي نمط الانبعاث الواسع الشبيه بـ Lambertian بزاوية رؤية نموذجية تبلغ 100 درجة، مما يوفر إضاءة متساوية على منطقة واسعة.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتمتع مصباح LED SMD 19-21 بغلاف مستطيل مدمج. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر، تسامح ±0.1 مم ما لم يُحدد خلاف ذلك) حجم الجسم بحوالي 2.0 مم في الطول و 1.25 مم في العرض، بارتفاع حوالي 0.8 مم. يحدد الرسم التفصيلي مواقع الوسادات، وارتفاع التباعد، وموضع علامة تحديد الكاثود.

5.2 تحديد القطبية

يتم الإشارة إلى علامة الكاثود الواضحة على العبوة وعلى رسم الأبعاد. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لمنع تلف الانحياز العكسي.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 تحديد التيار

إلزامي:يجب دائمًا استخدام مقاوم محدد للتيار أو محرك تيار ثابت على التوالي مع مصباح LED. لجهد التشغيل الأمامي للمصباح منحنى حاد؛ يمكن أن يؤدي زيادة صغيرة في جهد التغذية إلى زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار.

6.2 التخزين والحساسية للرطوبة

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

1. لا تفتح الكيس حتى تصبح جاهزًا للاستخدام.
2. بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية.
3. "العمر الافتراضي" بعد فتح الكيس هو 168 ساعة (7 أيام).
4. إذا تم تجاوز وقت التعرض أو تغير لون مؤشر المجفف، فيجب تجفيف المكونات عند 60°C ±5°C لمدة 24 ساعة قبل لحام الريفو (Reflow) لمنع تلف "الانتفاش" (Popcorning).

6.3 ملف تعريف لحام الريفو (Reflow)

يتم تحديد ملف تعريف لحام ريفو خالٍ من الرصاص:

• التسخين المسبق:من 150-200°C لمدة 60-120 ثانية.
• الوقت فوق نقطة الانصهار (TAL):فوق 217°C لمدة 60-150 ثانية.
• درجة الحرارة الذروية:حد أقصى 260°C، يتم الاحتفاظ بها لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.
• معدل الصعود:حد أقصى 6°C/ثانية.
• معدل الهبوط:حد أقصى 3°C/ثانية.

يجب ألا يتم إجراء لحام الريفو أكثر من مرتين. تجنب الإجهاد الميكانيكي على مصباح LED أثناء التسخين ولا تشوه اللوحة PCB بعد اللحام.

6.4 اللحام اليدوي والإصلاح

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف <350°C، وطبق الحرارة لمدة ≤3 ثوانٍ لكل طرف، واستخدم مكواة بقوة تصنيفية <25 واط. اسمح بفترة تبريد >2 ثانية بين الأطراف. يُنصح بشدة بعدم الإصلاح. إذا كان ذلك ضروريًا تمامًا، فاستخدم مكواة لحام مزدوجة الطرف لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد ورفع المكون لتجنب تلف الوسادة. تحقق دائمًا من وظيفة مصباح LED بعد أي إصلاح.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات البكرة والشريط

يتم توريد مصابيح LED على شريط حامل بارز ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات. عرض الشريط 8 مم. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم توفير الأبعاد التفصيلية لجيوب الشريط الحامل والبكرة في ورقة البيانات.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة حقول رئيسية:

• CPN:رقم منتج العميل
• P/N:رقم منتج الشركة المصنعة (مثل، 19-21/S2C-AL2M2VY/3T)
• QTY:كمية التعبئة
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (رمز التصنيف، مثل M1)
• HUE:إحداثيات اللونية ورتبة الطول الموجي السائد (رمز التصنيف، مثل D10)
• REF:رتبة جهد التشغيل الأمامي (رمز التصنيف، مثل 20)
• LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• داخلية السيارات:الإضاءة الخلفية لمؤشرات لوحة القيادة، والمفاتيح، وألواح التحكم.
• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في الهواتف، وأجهزة الفاكس، وأجهزة الشبكات.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:الإضاءة الخلفية المسطحة للشاشات LCD الصغيرة، وإضاءة المفاتيح، والمؤشرات الرمزية.
• مؤشرات الأغراض العامة:حالة الطاقة، ومؤشر الوضع، وإشارات التنبيه في مجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية.

8.2 اعتبارات التصميم

1. دائرة القيادة:طبق دائمًا مصدر تيار ثابت أو مصدر جهد مع مقاوم على التوالي. احسب قيمة المقاوم باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F، حيث يجب اختيار V_F من قيمة التصنيف القصوى (2.2 فولت) لتصميم قوي.
2. الإدارة الحرارية:على الرغم من انخفاض الطاقة، تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في اللوحة PCB أو فتحات حرارية تحت وسادات مصباح LED إذا كان التشغيل عند درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من التيار الأقصى، للمساعدة في تبديد الحرارة والحفاظ على استقرار خرج الضوء.
3. التصميم البصري:زاوية الرؤية الواسعة البالغة 100 درجة تجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة لمنطقة واسعة دون بصريات ثانوية. للحزم المركزة، قد تكون هناك حاجة إلى عدسة.
4. حماية ESD:قم بتضمين ثنائيات حماية ESD على خطوط الإشارة الحساسة إذا كان مصباح LED في موقع يمكن للمستخدم الوصول إليه، نظرًا لأن الجهاز يحمل تصنيف 2 كيلو فولت HBM.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بتقنيات LED القديمة ذات الثقب المار (Through-Hole)، يقدم مصباح LED SMD 19-21:

• تقليل الحجم:بصمة وملف تعريف أصغر بكثير.
• كفاءة التصنيع:يتيح التجميع الآلي بالكامل عالي السرعة.
• الأداء:توفر تكنولوجيا AlGaInP كفاءة عالية وتشبع لوني جيد في الطيف البرتقالي/الأحمر.
• الموثوقية:البناء الصلب لـ SMD يكون عمومًا أكثر متانة ضد الاهتزاز والصدمات الميكانيكية من الأجهزة ذات الروابط السلكية بإطار رصاصي.

مقارنة ببعض مصابيح LED SMD البرتقالية الأخرى، يسمح هيكل التصنيف المحدد (شدة الإضاءة، الطول الموجي السائد، جهد التشغيل الأمامي) لهذا الجزء بمطابقة لون وسطوع أكثر دقة على مستوى النظام عند استخدام مصابيح LED متعددة في مصفوفة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي الذروي (λ_p) هو الطول الموجي الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد. الطول الموجي السائد (λ_d) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون المُدرك لمصباح LED. بالنسبة لمصابيح LED ذات طيف متماثل، غالبًا ما يكونان متقاربين، لكن λ_dأكثر صلة بتحديد اللون.

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

ج: نعم، الحد الأقصى المطلق لتيار التشغيل الأمامي المستمر هو 25 مللي أمبير، لذا فإن 20 مللي أمبير ضمن المواصفات. ومع ذلك، يجب الرجوع إلى منحنى التخفيض إذا كانت درجة الحرارة المحيطة أعلى بكثير من 25°C، والتأكد من تبديد الحرارة المناسب.

س: لماذا يكون تصنيف الجهد العكسي 5 فولت فقط؟

ج: لم يتم تصميم هذا المصباح LED للتشغيل في انحياز عكسي. تصنيف 5 فولت هو حالة اختبار لقياس تيار التسرب (I_R). في تصميم الدائرة، يجب التأكد من أن المصباح لا يتعرض أبدًا لجهد عكسي، عادةً من خلال التأكد من اتجاهه الصحيح أو بوضع ثنائي حماية على التوازي (عكس التوازي) إذا تطلب التطبيق ذلك.

س: كيف أفسر رقم الجزء 19-21/S2C-AL2M2VY/3T؟

ج: بينما قد يكون فك التشفير الكامل خاصًا بالشركة، فإن النمط الشائع هو: "19-21" تشير على الأرجح إلى نطاق تصنيف جهد التشغيل الأمامي، "S2C" قد تشير إلى حجم/نمط العبوة (2.0x1.25 مم)، "AL2M2VY" على الأرجح تشفر مادة الشريحة (AlGaInP)، واللون (برتقالي لامع)، وسمات أخرى، و"3T" قد تشير إلى التعبئة بالشريط والبكرة.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو:تصميم مجموعة من ثلاثة مؤشرات حالة برتقالية لجهاز استهلاكي يعمل بجهد 5 فولت. الهدف هو سطوع ولون موحدين.

خطوات التصميم:

1. اختيار التيار:اختر I_F= 10 مللي أمبير لتوازن جيد بين السطوع والعمر الافتراضي، وهو أقل بكثير من الحد الأقصى 25 مللي أمبير.
2. حساب الجهد:استخدم أقصى V_Fمن ورقة البيانات (2.20 فولت) لتصميم متحفظ. المقاوم التسلسلي R = (5V - 2.20V) / 0.010A = 280Ω. أقرب قيمة قياسية E24 هي 270Ω أو 300Ω. اختيار 270Ω يعطي I_F≈ (5-2.2)/270 = 10.37 مللي أمبير.
3. الطاقة في المقاوم:P = I²R = (0.01037)²* 270 ≈ 0.029 واط. مقاوم قياسي 1/10 واط (0.1 واط) أكثر من كافٍ.
4. ضمان التجانس:لتحقيق مظهر موحد، حدد متطلبات تصنيف ضيقة عند الطلب: اطلب جميع مصابيح LED من نفس مجموعة الطول الموجي السائد (مثل D10) ونفس مجموعة شدة الإضاءة (مثل M1). استخدام مقاومات فردية لكل مصباح LED (بدلاً من مقاوم واحد لجميعها على التوازي) يعوض عن اختلافات V_Fالصغيرة ويضمن تيارًا متساويًا.
5. التخطيط:ضع مصابيح LED بتباعد كافٍ لمنع الاقتران الحراري. اتبع تخطيط الوسادة الموصى به من رسم الأبعاد للحام موثوق.

12. مقدمة في مبدأ التكنولوجيا

يعتمد مصباح LED 19-21 على مادة أشباه الموصلات AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم). تسمح هذه المادة المركبة لأشباه الموصلات بهندسة فجوة النطاق المباشر اللازمة لإنتاج انبعاث ضوئي فعال في المناطق الطيفية البرتقالية والحمراء والصفراء. عند تطبيق جهد تشغيل أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. تحدد النسبة المحددة للألومنيوم والغاليوم والإنديوم في الشبكة البلورية طاقة فجوة النطاق وبالتالي الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. يعمل الراتنج الشفاف المغلّف على حماية الشريحة ويعمل كعدسة أولية، مشكلاً الضوء المنبعث في نمط زاوية الرؤية الواسع.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر سوق مصابيح LED SMD مثل 19-21 في التطور. تشمل الاتجاهات الرئيسية:

• زيادة الكفاءة:تؤدي التحسينات المستمرة في علم المواد وتصميم الشرائح إلى كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من خرج الضوء لكل واط كهربائي)، مما يسمح بتيارات قيادة أقل وتقليل استهلاك طاقة النظام.
• التصغير:يدفع السعي نحو أجهزة أصغر أحجام العبوات إلى أن تصبح أصغر من 19-21 (مثل، أحجام مترية 1608، 1005)، مع الحفاظ على الأداء أو تحسينه.
• تعزيز الموثوقية والعمر الافتراضي:تطيل التحسينات في مواد التغليف، وربط القطعة، والربط السلكي (أو تصميمات Flip-Chip) فترات التشغيل وتحسن الأداء في ظل ظروف درجة الحرارة العالية والرطوبة العالية.
• التكامل الذكي:يتضمن اتجاه أوسع دمج دوائر التحكم، مثل محركات التيار الثابت أو حتى المتحكمات القابلة للعنونة (مثل WS2812)، مباشرة في عبوة LED، مما يبسط تصميم النظام للتأثيرات الإضاءة المعقدة.
• الاستدامة:التركيز على المواد الخالية من الهالوجين والخالية من الرصاص والمتوافقة مع REACH، كما هو موضح في ورقة البيانات هذه، هو متطلب قياسي في الصناعة مدفوع باللوائح البيئية العالمية.

بينما تكنولوجيا AlGaInP الأساسية للبرتقالي/الأحمر ناضجة، فإن اتجاهات التغليف والتكامل هذه تضمن أن مكونات مثل 19-21 تظل ذات صلة وتتحسن مع مرور الوقت.