ورقة بيانات LED SMD 19-21/G6C-FM1N2B/3T - الحجم 2.0x1.25x0.8 مم - الجهد 1.75-2.35 فولت - اللون الأصفر المخضر اللامع - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح LED SMD 19-21 هو جهاز صغير الحجم، مثبت على السطح، مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب كثافة عالية للمكونات وأداءً موثوقًا. يستخدم هذا المصباح تقنية شريحة AlGaInP لإنتاج إخراج ضوئي أصفر مخضر لامع. تشمل مزاياه الأساسية بصمة أصغر بكثير مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح تصميمات لوحات دوائر مطبوعة (PCB) أصغر ومنتجات نهائية أكثر إحكاما. يجعل البناء خفيف الوزن هذا المصباح مثاليًا للتطبيقات المصغرة والمحمولة حيث تكون المساحة والوزن قيودًا حرجة.

هذا المكون متوافق بالكامل مع توجيهات RoHS، وREACH التابعة للاتحاد الأوروبي، والخالي من الهالوجين، مما يضمن ملاءمته للأسواق العالمية ذات اللوائح البيئية الصارمة. يتم تعبئته على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة (pick-and-place)، وبالتالي تبسيط عملية التصنيع.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

• عبوة مصغرة:يسمح تنسيق SMD بحجم لوحة أصغر بكثير وكثافة تعبئة أعلى من المكونات ذات الأطراف الرصاصية.
• ملائم للأتمتة:يتم توريده في عبوة شريط وبكرة متوافقة مع آلات التثبيت الآلي القياسية.
• لحام قوي:متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري.
• الامتثال البيئي:المنتج خالي من الرصاص، متوافق مع RoHS، متوافق مع REACH، وخالي من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون).
• نوع أحادي اللون:يبعث لونًا أصفر مخضرًا لامعًا واحدًا ومتسقًا.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا المصباح متعدد الاستخدامات ويجد استخدامًا في أدوار الإضاءة والتشوير المختلفة، بما في ذلك:

• الإضاءة الخلفية لعدادات السيارات والمفاتيح وألواح التحكم.
• مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في أجهزة الاتصالات مثل الهواتف وأجهزة الفاكس.
• وحدات الإضاءة الخلفية المسطحة لعروض LCD، وألواح المفاتيح، والرموز.
• أضواء المؤشرات للأغراض العامة في الإلكترونيات الاستهلاكية، والتحكم الصناعي، وأجهزة القياس.

2. المواصفات الفنية والتفسير الموضوعي

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود.

التفسير:تصنيف الجهد العكسي 5 فولت منخفض نسبيًا، مما يؤكد أن هذا المصباح لم يُصمم للعمل بالتحيز العكسي ويتطلب حماية في الدوائر حيث يكون الجهد العكسي ممكنًا. تصنيف التيار الأمامي 25 مللي أمبير قياسي لمصابيح LED SMD الصغيرة. يشير تصنيف ESD البالغ 2000 فولت (HBM) إلى ضرورة مراعاة احتياطات التعامل القياسية. نطاق درجة حرارة التشغيل الواسع من -40°م إلى +85°م يجعله مناسبًا للبيئات الصناعية والسيارات.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عند تيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير ودرجة حرارة محيطة (Ta) قدرها 25°م، مما يمثل ظروف التشغيل النموذجية.

التفسير:نطاق شدة الإضاءة واسع (18-45 ميللي كانديلا)، والذي يتم إدارته من خلال نظام التصنيف (موضح لاحقًا). توفر زاوية الرؤية النموذجية البالغة 100 درجة نمط انبعاث واسع مناسب للإضاءة الخلفية والتشوير المنتشر. يضع الطول الموجي السائد البالغ 570-574.5 نانومتر الإخراج بقوة في المنطقة الصفراء المخضرة من الطيف المرئي. نطاق الجهد الأمامي من 1.75 فولت إلى 2.35 فولت منخفض نسبيًا، وهو نموذجي لتقنية AlGaInP، مما يساعد على تقليل استهلاك الطاقة. تشير الملاحظة صراحةً إلى أن الجهاز لم يُصمم للعمل العكسي؛ تصنيف VR مخصص لاختبار IR فقط.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء. وهذا يسمح للمصممين باختيار أجزاء تلبي معايير محددة للسطوع واللون والخصائص الكهربائية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

التحليل:يتوافق رمز CAT على ملصق التعبئة مع هذه الفئة. يضمن اختيار فئة أعلى (مثل N2) سطوعًا أدنى أعلى، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب سطوع لوحة موحد أو وضوح رؤية لمسافات طويلة.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

التحليل:يشير رمز HUE على الملصق إلى فئة اللون/الطول الموجي هذه. يعد التحكم الدقيق في الطول الموجي (نطاقات فئة أصغر) أمرًا ضروريًا للتطبيقات حيث يكون اتساق اللون عبر مصابيح LED متعددة أمرًا بالغ الأهمية، كما في العروض متعددة المقاطع أو مصفوفات المؤشرات المتطابقة في اللون.

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

التحليل:يشير رمز REF إلى فئة الجهد. يمكن أن يساعد استخدام مصابيح LED من نفس فئة الجهد في ضمان توزيع تيار أكثر اتساقًا عند توصيل مصابيح LED متعددة على التوازي، مما يمنع تشغيل بعض مصابيح LED بتيار زائد.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات خصائص نموذجية توضح سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة.

4.1 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

يُظهر هذا المنحنى أن إخراج الضوء يزداد مع التيار الأمامي ولكن بعلاقة غير خطية. قد يؤدي تشغيل المصباح فوق 20 مللي أمبير الموصى بها إلى عوائد متناقصة في السطوع مع زيادة تبديد الطاقة ودرجة حرارة التقاطع بشكل كبير، مما قد يقلل من العمر الافتراضي.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

يوضح المنحنى معامل درجة الحرارة السالب لشدة الإضاءة. مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، ينخفض إخراج الضوء. هذا اعتبار بالغ الأهمية للتصميمات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة؛ قد يكون من الضروري تقليل التصنيف أو إدارة الحرارة للحفاظ على مستويات السطوع المطلوبة.

4.3 منحنى تقليل تصنيف التيار الأمامي

يحدد هذا الرسم البياني أقصى تيار أمامي مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. لمنع ارتفاع درجة الحرارة وضمان الموثوقية، يجب تقليل التيار الأمامي عند العمل في درجات حرارة محيطة عالية. يعد الالتزام بهذا المنحنى أمرًا ضروريًا للموثوقية طويلة المدى.

4.4 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي

يُظهر منحنى IV العلاقة الأسية النموذجية للثنائي. يزداد الجهد الأمامي مع التيار. يُعلم ميل المنحنى في منطقة التشغيل بجهد التشغيل اللازم ويساعد في حساب قيم المقاوم التسلسلي للحد من التيار.

4.5 توزيع الطيف ونمط الإشعاع

يؤكد مخطط الطيف الطبيعة أحادية اللون مع ذروة حول 575 نانومتر وعرض نطاق نموذجي يبلغ 20 نانومتر. يوضح مخطط نمط الإشعاع ملف الانبعاث الشبيه بـ Lambertian بزاوية رؤية 100 درجة، مما يوضح كيف تختلف الشدة مع الزاوية من المحور المركزي.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يحتوي طراز 19-21 على أبعاد اسمية تبلغ 2.0 مم (الطول) × 1.25 مم (العرض) × 0.8 مم (الارتفاع). يحدد الرسم التسامحات ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم الإشارة إلى علامة الكاثود الواضحة على العبوة، وهو أمر حيوي للتوجيه الصحيح أثناء التجميع. يجب تصميم نمط اللحام الموصى به (البصمة) على PCB وفقًا لهذه الأبعاد لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي.

5.2 تحديد القطبية

القطبية الصحيحة ضرورية لتشغيل LED. تتميز العبوة بعلامة مميزة (عادةً شق، أو نقطة، أو زاوية مشطوفة) لتحديد طرف الكاثود. يجب على المصممين التأكد من أن الطباعة الحريرية للـ PCB ووثائق التجميع تعكس هذا الاتجاه بوضوح لمنع التثبيت العكسي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم واللحام أمران بالغا الأهمية للحفاظ على أداء وموثوقية LED.

6.1 التخزين والحساسية للرطوبة

• قبل الاستخدام:لا تفتح كيس الحاجز المضاد للرطوبة حتى تكون جاهزًا للتجميع.
• بعد الفتح:استخدم خلال 168 ساعة (7 أيام). قم بتخزين الأجزاء غير المستخدمة عند ≤30°م و ≤60% رطوبة نسبية.
• إعادة التجفيف:إذا تم تجاوز وقت التخزين أو أشار المجفف إلى دخول الرطوبة، قم بتجفيفه عند 60±5°م لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

6.2 ملف تعريف لحام إعادة التدفق (خالي من الرصاص)

ملف التعريف الموصى به أمر بالغ الأهمية لتشكيل وصلات لحام موثوقة دون الإضرار بـ LED.

• التسخين المسبق:150-200°م لمدة 60-120 ثانية.
• الوقت فوق نقطة الانصهار (217°م):60-150 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى:260°م كحد أقصى، يتم الاحتفاظ بها لمدة لا تزيد عن 10 ثوانٍ.
• معدل التسخين:6°م/ثانية كحد أقصى حتى 255°م.
• معدل التبريد:3°م/ثانية كحد أقصى.
• الحد:يجب ألا يتم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين.

6.3 احتياطات اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي لا مفر منه، فستكون هناك حاجة إلى عناية فائقة:

• استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف <350°م.
• حدد وقت التلامس إلى ≤3 ثوانٍ لكل طرف.
• استخدم مكواة بقوة ≤25 واط.
• اترك فاصلًا زمنيًا لا يقل عن 2 ثانية بين لحام كل طرف.

6.4 حماية التيار والإصلاح

الحد من التيار:المقاوم التسلسلي الخارجي إلزامي. تعني خاصية IV الأسية لـ LED أن زيادة صغيرة في الجهد يمكن أن تسبب طفرة تيار كبيرة، مما يؤدي إلى فشل فوري. يجب حساب قيمة المقاوم بناءً على جهد الإمداد والجهد الأمامي لـ LED عند تيار التشغيل المطلوب.
الإصلاح:لا يُوصى بالإصلاح بعد اللحام. إذا كان ذلك ضروريًا للغاية، فاستخدم مكواة لحام برأسين لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد وتجنب الإجهاد الميكانيكي. تحقق دائمًا من وظيفة ما بعد الإصلاح.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد مصابيح LED في عبوة مقاومة للرطوبة:

• الشريط الحامل:عرض 8 مم.
• البكرة:قطر 7 بوصات (178 مم).
• الكمية لكل بكرة:3000 قطعة.
• التعبئة:يتم تغليف المكونات في كيس ألومنيوم مقاوم للرطوبة مع مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على رموز تحدد الفئة المحددة لمصابيح LED الموجودة:

• P/N:رقم المنتج (مثال: 19-21/G6C-FM1N2B/3T).
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (مثال: M1، N2).
• HUE:إحداثيات اللون ورتبة الطول الموجي السائد (مثال: CC3).
• REF:رتبة الجهد الأمامي (مثال: 1).
• LOT No:رقم الدفعة القابل للتتبع.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

طريقة التشغيل الأكثر شيوعًا هي مصدر تيار ثابت أو مصدر جهد مع مقاوم تسلسلي للحد من التيار. لجهد الإمداد V_supply، يتم حساب قيمة المقاومة R على النحو التالي: R = (V_supply - V_F) / I_F، حيث V_F هو الجهد الأمامي لـ LED عند تيار التشغيل المطلوب I_F (عادة 20 مللي أمبير). استخدم دائمًا أقصى V_F من ورقة البيانات أو الفئة لضمان ألا يتجاوز التيار الحدود في أسوأ الظروف.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن العبوة صغيرة، إلا أن تبديد الطاقة (حتى 60 مللي واط) يمكن أن يسبب ارتفاعًا في درجة الحرارة. بالنسبة للتطبيقات التي تعمل في درجات حرارة محيطة عالية أو تيارات عالية، تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على PCB (وسائد حرارية) حول وسادات لحام LED لتعمل كمشتت حراري وتنقل الحرارة بعيدًا عن التقاطع.

8.3 التصميم البصري

توفر زاوية الرؤية 100 درجة ضوءًا واسعًا ومنتشرًا. للضوء المركز أو الموجه، قد تكون هناك حاجة إلى عدسات خارجية أو أدلة ضوئية. راتنج العبوة الشفاف للماء مناسب للاستخدام مع أنابيب الضوء.

9. المقارنة الفنية والتمييز

يقدم LED 19-21، القائم على تقنية AlGaInP، مزايا مميزة للانبعاث الأصفر المخضر:

• مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الأطراف الرصاصية:الميزة الأساسية هي تنسيق SMD، الذي يتيح التجميع الآلي، وتقليل الحجم والوزن.
• مقارنة بألوان SMD الأخرى:عادةً ما تتمتع مصابيح LED AlGaInP بكفاءة إضاءة أعلى في طيف الأصفر/الكهرماني/الأخضر مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم، مما يؤدي إلى إخراج أكثر سطوعًا عند نفس التيار.
• مقارنة بمصابيح LED البيضاء:لتشوير اللون النقي (مثل أضواء الحالة)، تكون مصابيح LED أحادية اللون مثل هذا أكثر كفاءة وتشبعًا باللون من مصابيح LED البيضاء المحولة بالفوسفور.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 لماذا يعتبر المقاوم التسلسلي ضروريًا تمامًا؟

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. جهدها الأمامي له معامل درجة حرارة سالب وتسامح إنتاجي. سيسمح مصدر الجهد بدون حد للتيار بتسارع التيار مع ارتفاع حرارة LED، مما يؤدي إلى فشل سريع. يوفر المقاوم التسلسلي حدًا بسيطًا وخطيًا للتيار.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا المصباح بإشارة PWM للتعتيم؟

نعم، تعد تعديل عرض النبضة (PWM) طريقة فعالة لتعتيم مصابيح LED. تعمل عن طريق تشغيل وإيقاف تشغيل LED بسرعة. يتناسب السطوع الملحوظ مع دورة العمل. تتجنب هذه الطريقة تحول اللون الذي يمكن أن يحدث مع التعتيم التناظري (تقليل التيار). تأكد من أن تردد PWM مرتفع بما يكفي (عادةً >100 هرتز) لتجنب الوميض المرئي.

10.3 ماذا تعني رموز الفئات، وكيف أختارها؟

تصنف رموز الفئات مصابيح LED حسب الأداء. على سبيل المثال، إذا كان تصميمك يتطلب سطوعًا موحدًا عبر لوحة، فيجب عليك تحديد فئة شدة إضاءة ضيقة (مثل N1 فقط). إذا كان اتساق اللون هو الأهم، فحدد فئة طول موجي ضيقة (مثل CC3 فقط). استشر موردك لضمان توفر مجموعات فئات محددة.

10.4 كم مرة يمكنني إعادة لحام هذا المصباح بإعادة التدفق؟

تحدد ورقة البيانات حدًا أقصى يبلغ دورتي لحام بإعادة التدفق. تسبب كل دورة حرارية إجهادًا على التثبيت الداخلي للرقاقة وروابط الأسلاك. يتجاوز دورتين يزيد بشكل كبير من خطر الفشل الكامن أو تدهور الأداء.

11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

11.1 الإضاءة الخلفية لمفاتيح لوحة القيادة

في لوحة قيادة السيارة، يمكن وضع مصابيح LED متعددة من طراز 19-21 خلف أغطية مفاتيح شفافة. يسمح حجمها الصغير بتلاؤمها في مساحات ضيقة. يضمن استخدام مصابيح LED من نفس فئات شدة الإضاءة والطول الموجي أن تكون جميع المفاتيح بنفس اللون والسطوع. توفر زاوية الرؤية الواسعة إضاءة متساوية عبر سطح المفتاح. يغطي نطاق درجة حرارة التشغيل بيئة المقصورة الداخلية للسيارة بشكل مريح.

11.2 مصفوفة مؤشرات حالة PCB

على جهاز توجيه شبكة أو وحدة تحكم صناعية، يمكن لصف من هذه المصابيح الإشارة إلى الطاقة، ونشاط الشبكة، وأعطال النظام. يقلل جهدها الأمامي المنخفض من استهلاك الطاقة من خط الطاقة المنطقي للنظام (مثل 3.3 فولت). من خلال وضعها في شبكة وتحديد فئة جهد متسقة، يمكن للمصممين استخدام قيمة مقاومة واحدة للحد من التيار للعديد من مصابيح LED المتوازية، مما يبسط قائمة المواد.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد LED 19-21 على مادة أشباه الموصلات AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم). هذا النظام المادي فعال بشكل خاص في إنتاج الضوء في المناطق الصفراء والبرتقالية والحمراء والخضراء من الطيف. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والفجوات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لطبقات AlGaInP الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. في هذا الجهاز، يتم ضبط التركيب لإنتاج فوتونات بطول موجي سائد بين 570 نانومتر و574.5 نانومتر، والتي تدركها العين البشرية على أنها أصفر مخضر لامع. يعمل الراتنج الإيبوكسي الشفاف للماء كغلاف يحمي شريحة أشباه الموصلات ويعمل كعدسة أولية، مشكلاً حزمة إخراج الضوء.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر اتجاه مصابيح LED للتشوير والإضاءة الخلفية نحو كفاءة أعلى، وحزم أصغر، وتكامل أكبر. بينما يمثل طراز 19-21 حجم عبوة ناضج وموثوق، أصبحت عبوات أحدث مثل 1.6x0.8 مم أو حتى أصغر شائعة للتطبيقات المقيدة بالمساحة. هناك أيضًا تركيز متزايد على تحسين اتساق اللون وتقليل انتشار الفئات على مستوى التصنيع من خلال تقنيات النمو والفرز المتقدمة للطبقات الرقيقة. علاوة على ذلك، فإن السعي لتحقيق موثوقية أعلى في التطبيقات الصناعية والسيارات يدفع نحو تحسين الأداء في ظل ظروف درجات الحرارة العالية والرطوبة العالية. تظل تقنية AlGaInP الأساسية ركيزة أساسية للألوان المشبعة، على الرغم من استمرار تطور التقدم في مصابيح LED الخضراء المحولة بالفوسفور والانبعاث المباشر باستخدام أنظمة مواد أخرى (مثل InGaN) لأهداف أداء محددة.