ورقة بيانات LED SMD 25-21/GHC-YSU/2A - عبوة 2.5x2.1 مم - جهد 3.5 فولت - أخضر لامع - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

إن 25-21/GHC-YSU/2A هو صمام ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع السطح (SMD) مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب حجمًا مضغوطًا وموثوقية عالية وأداءً فعالًا. ينتمي هذا المكون إلى عائلة مصابيح LED التي تتميز بصغر حجمها وملاءمتها لعمليات التجميع الآلي.

1.1 المزايا الأساسية وتحديد موقع المنتج

الميزة الأساسية لهذا الـ LED هي حجمه المصغر بشكل كبير مقارنة بمكونات الإطار الرصاصي التقليدية. يتيح هذا التصغير عدة فوائد رئيسية للمصممين والمصنعين:

• كفاءة المساحة:يسمح بتصاميم لوحات دوائر مطبوعة (PCB) أصغر، مما يؤدي إلى منتجات نهائية أكثر إحكاما.
• كثافة تعبئة عالية:يتيح وضع عدد أكبر من المكونات داخل مساحة معينة، وهو مثالي للتجميعات الإلكترونية الكثيفة.
• تقليل بصمة التخزين واللوجستيات:يقلل حجم المكون الصغير والتعبئة على بكرات من متطلبات مساحة التخزين.
• بناء خفيف الوزن:يجعل الـ LED مثاليًا للتطبيقات المحمولة والمصغرة حيث يكون الوزن عاملاً حاسمًا.
• توافق التصنيع:يتم توريد الجهاز على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات الاختيار والوضع الآلية القياسية المستخدمة في الإنتاج الضخم.

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

يستهدف هذا الـ LED مجموعة واسعة من أسواق الإلكترونيات التجارية والصناعية. تجعل مواصفاته مناسبًا لوظائف المؤشر والإضاءة الخلفية على حد سواء. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية:

• داخلية السيارات:إضاءة خلفية لأدوات لوحة القيادة والمفاتيح وألواح التحكم.
• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في أجهزة مثل الهواتف وأجهزة الفاكس.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:إضاءة خلفية مسطحة للشاشات البلورية السائلة (LCD)، وإضاءة المفاتيح، وإضاءة الرموز.
• مؤشر للأغراض العامة:أي تطبيق يتطلب ضوء مؤشر أخضر ساطع وموثوق.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفصيلاً دقيقًا للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية التي تحدد الحدود التشغيلية وأداء الـ LED.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود ويجب تجنبه في التصاميم الموثوقة.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. يمكن أن يتسبب تجاوز هذا الجهد في الاتجاه العكسي في انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير. أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز. وهو مفيد في سيناريوهات التعددية أو الدفع الزائد المؤقت.
• تبديد الطاقة (P_d):95 ملي واط. أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها، وتحسب كـ V_F* I_F.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -40°C إلى +85°C (التشغيل)، ومن -40°C إلى +90°C (التخزين). يضمن هذا النطاق الواسع الموثوقية في البيئات القاسية.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):تصنيف نموذج جسم الإنسان (HBM) 150 فولت. هذا مستوى أساسي نسبيًا من الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي؛ إجراءات التعامل السليمة ضرورية.
• درجة حرارة اللحام:يتحمل لحام إعادة التدفق عند 260°C لمدة 10 ثوانٍ أو اللحام اليدوي عند 350°C لمدة 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تحدد هذه المعايير، المقاسة عند درجة حرارة وصلة قياسية 25°C وتيار أمامي 20 مللي أمبير، خرج الضوء والسلوك الكهربائي للـ LED.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من 180 مللي كانديلا كحد أدنى إلى 715 مللي كانديلا كحد أقصى، مع قيمة نموذجية ضمنية من خلال نظام التصنيف. ناتج الضوء له تسامح ±11%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):60 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى، مما يحدد انتشار الحزمة.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):518 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):يتراوح من 520 نانومتر إلى 535 نانومتر. هذا هو إدراك العين البشرية للون الـ LED كطول موجي واحد، وهو خاضع لتسامح ضيق ±1 نانومتر. وهو المعيار الأساسي لتصنيف اللون.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):35 نانومتر (نموذجي). عرض الطيف المنبعث عند نصف قوته القصوى.
• الجهد الأمامي (V_F):3.5 فولت (نموذجي)، بحد أقصى 4.3 فولت عند 20 مللي أمبير. هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 50 ميكرو أمبير عند تطبيق انحياز عكسي 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق السطوع واللون في عمليات الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات (Bins). وهذا يسمح للمصممين باختيار أجزاء تلبي متطلبات تطبيقية محددة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED إلى ثلاث فئات بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند I_F= 20 مللي أمبير:

• الفئة S:من 180 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 285 مللي كانديلا (الحد الأقصى)
• الفئة T:من 285 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 450 مللي كانديلا (الحد الأقصى)
• الفئة U:من 450 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 715 مللي كانديلا (الحد الأقصى)

يُشار إلى رمز الفئة (مثل S، T، U) على ملصق التعبئة (حقل CAT).

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم أيضًا تصنيف مصابيح LED حسب طولها الموجي السائد للتحكم في اتساق اللون. يتم تجميعها وتصنيفها على النحو التالي:

• المجموعة Y:
  • الفئة X:من 520 نانومتر إلى 525 نانومتر
  • الفئة Y:من 525 نانومتر إلى 530 نانومتر
  • الفئة Z:من 530 نانومتر إلى 535 نانومتر

يُشار إلى رمز المجموعة والفئة للطول الموجي (مثل YX، YY، YZ) على ملصق التعبئة (حقل HUE).

4. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

4.1 أبعاد العبوة

يتميز الـ LED بغلاف SMD مضغوط من النوع "الشريحة". تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمترات) حجم الجسم حوالي 2.5 مم طولًا و 2.1 مم عرضًا. تحدد الرسومات الميكانيكية التفصيلية في ورقة البيانات تخطيط الوسادة الدقيق وارتفاع المكون والتسامحات (عادة ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك). يعد تصميم الوسادة الصحيح أمرًا بالغ الأهمية لموثوقية وصلة اللحام والمحاذاة الصحيحة أثناء إعادة التدفق.

4.2 التعبئة والتعامل

يتم توريد المكونات في عبوة حساسة للرطوبة (MSD) لمنع التلف من الرطوبة المحيطة أثناء التخزين والنقل.

• الشريط الحامل:يتم تحميل المكونات في شريط حامل بعرض 8 مم.
• البكرة:يُلف الشريط على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات، مع كمية تحميل نموذجية تبلغ 2000 قطعة لكل بكرة.
• كيس حاجز الرطوبة (MBB):تُغلق البكرة داخل كيس مقاوم للرطوبة مُصفح بالألومنيوم مع بطاقة مؤشر الرطوبة ومجفف.

4.3 معلومات الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حاسمة للتتبع والتطبيق الصحيح:

• CPN (رقم منتج العميل)
• P/N (رقم منتج الشركة المصنعة: 25-21/GHC-YSU/2A)
• QTY (كمية التعبئة)
• CAT (رمز فئة شدة الإضاءة: S، T، أو U)
• HUE (رمز فئة اللون/الطول الموجي السائد: على سبيل المثال، YX)
• REF (رتبة الجهد الأمامي، إن وجدت)
• LOT No (رقم دفعة التصنيع للتتبع)

5. إرشادات اللحام والتركيب

الالتزام بهذه الإرشادات ضروري لتحقيق وصلات لحام موثوقة دون الإضرار بالـ LED.

5.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق (Reflow)

الـ LED متوافق مع عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري. يتم توفير ملف تعريف موصى به لإعادة التدفق خالي من الرصاص:

• التسخين المسبق:منحدر من درجة الحرارة المحيطة إلى 150-200°C على مدى 60-120 ثانية.
• النقع/التدفق المسبق:الحفاظ على درجة حرارة بين 150-200°C.
• إعادة التدفق:منحدر سريع لأعلى بمعدل أقصى 3°C/ثانية إلى درجة الحرارة القصوى.
• درجة الحرارة القصوى:حد أقصى 260°C، يتم الاحتفاظ بها فوق 217°C لمدة 60-150 ثانية، وفوق 255°C لمدة أقصاها 30 ثانية. يجب ألا يتجاوز الوقت عند 260°C 10 ثوانٍ.
• التبريد:التبريد بمعدل أقصى 6°C/ثانية.

ملاحظة هامة:يجب ألا يتم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين على نفس تجميع الـ LED.

5.2 تعليمات اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد:

• استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف لا تتجاوز 350°C.
• قم بتطبيق الحرارة على كل طرف لمدة أقصاها 3 ثوانٍ.
• استخدم مكواة بقدرة تصنيفية 25 واط أو أقل.
• اترك فاصلًا زمنيًا لا يقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف لمنع تراكم الحرارة.
• تجنب وضع إجهاد ميكانيكي على الـ LED أثناء اللحام أو بعده.

5.3 الإصلاح وإعادة العمل

يُحذر بشدة من الإصلاح بعد اللحام. إذا كان لا مفر منه تمامًا، فيجب استخدام مكواة لحام مزدوجة الرأس متخصصة لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد، مما يسمح بالإزالة دون إجهاد التواء مفرط على وصلات اللحام. احتمالية التلف عالية، ولا يمكن ضمان خصائص الـ LED بعد الإصلاح.

6. التخزين والحساسية للرطوبة

كجهاز حساس للرطوبة، يجب اتباع بروتوكولات تخزين صارمة لمنع "الانتفاش" أو الانفصال الداخلي أثناء إعادة التدفق.

• الكيس غير المفتوح:التخزين عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية.
• مدة الصلاحية بعد الفتح:بمجرد فتح الكيس المقاوم للرطوبة، يجب استخدام مصابيح LED خلال168 ساعة (7 أيام).
• إعادة التعبئة:إذا لم تُستخدم خلال مدة الصلاحية بعد الفتح، فيجب إعادة إغلاق الأجزاء غير المستخدمة في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف جديد.
• التجفيف:إذا أظهر مؤشر الرطوبة تعرضًا مفرطًا للرطوبة أو تجاوزت مدة الصلاحية بعد الفتح، فيجب تجفيف مصابيح LED عند 60 ±5°C لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام لطرد الرطوبة.

7. اعتبارات تصميم التطبيق

7.1 تحديد التيار إلزامي

تحذر ورقة البيانات صراحة:"يجب على العميل تطبيق مقاومات للحماية، وإلا فإن التحول الطفيف في الجهد سيسبب تغيرًا كبيرًا في التيار (سيحدث احتراق)."تظهر مصابيح LED علاقة V-I غير خطية وأسية. يمكن أن يؤدي زيادة صغيرة في الجهد الأمامي تتجاوز القيمة النموذجية إلى زيادة كبيرة جدًا، وربما مدمرة، في التيار. المقاوم المحدد للتيار الخارجي أو دائرة السائق ذات التيار الثابت ضرورية تمامًا للتشغيل الموثوق.

7.2 إدارة الحرارة

بينما تبلغ قدرة تبديد الطاقة للعبوة 95 ملي واط، فإن الإدارة الحرارية الفعالة هي مفتاح الحفاظ على الأداء والعمر الطويل. سيؤدي التشغيل عند أو بالقرب من أقصى تيار أمامي (25 مللي أمبير) إلى توليد الحرارة. يجب على المصممين التأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على اللوحة (وسائد تخفيف حرارية) للمساعدة في تبديد الحرارة، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند تجميع عدة مصابيح LED معًا.

7.3 قيود التطبيق

تتضمن ورقة البيانات إخلاء مسؤولية واضحًا فيما يتعلق بالتطبيقات عالية الموثوقية. هذا المنتج مخصص للاستخدام التجاري والصناعي العام. يُذكر صراحة أنه قد لا يكون مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب موثوقية فائقة، مثل:

• أنظمة الجيش/الفضاء
• أنظمة أمان/سلامة السيارات (مثل، ضوابط الوسائد الهوائية، أضواء الفرامل)
• معدات دعم الحياة الطبية

لمثل هذه التطبيقات، يجب الحصول على مكونات بمؤهلات ومواصفات مختلفة.

8. الامتثال البيئي والتنظيمي

تم تصميم المنتج ليلبي عدة معايير بيئية دولية رئيسية:

• متوافق مع RoHS:المنتج خالي من المواد الخطرة المقيدة وفقًا لتوجيه الاتحاد الأوروبي لتقييد المواد الخطرة.
• خالي من الرصاص:النهايات وعملية اللحام خالية من الرصاص.
• الامتثال لـ REACH في الاتحاد الأوروبي:يلتزم بلائحة تسجيل وتقييم وترخيص وتقييد المواد الكيميائية.
• خالي من الهالوجين:متوافق مع متطلبات الخلو من الهالوجين، حيث يحتوي على أقل من 900 جزء في المليون من البروم (Br)، وأقل من 900 جزء في المليون من الكلور (Cl)، ومجموع Br+Cl أقل من 1500 جزء في المليون.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يميز 25-21/GHC-YSU/2A نفسه داخل سوق LED SMD من خلال عدة سمات رئيسية:

• حجم العبوة:البصمة 2.5x2.1 مم هي حجم شائع ولكنه فعال، يوازن بين خرج الضوء ومساحة اللوحة. إنه أصغر من مصابيح LED التقليدية ذات الثقب 3 مم و 5 مم، مما يتيح تصاميم مصغرة حديثة.
• باستخدام شريحة InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد)، فإنه ينتج لونًا أخضر لامعًا. تشتهر تكنولوجيا InGaN بكفاءتها وقدرتها على إنتاج ضوء بطول موجي أقصر (أزرق، أخضر، أبيض) مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل AlGaAs (أحمر).Utilizing an InGaN (Indium Gallium Nitride) chip, it produces a brilliant green color. InGaN technology is known for its efficiency and ability to produce shorter wavelength light (blue, green, white) compared to older technologies like AlGaAs (red).
• الأداء البصري:مع شدة إضاءة تصل إلى 715 مللي كانديلا وزاوية رؤية 60 درجة، فإنه يوازن جيدًا بين السطوع وانتشار الحزمة لكل من دوري المؤشر والإضاءة الخلفية.
• المتانة:يوفر تضمين الحماية الأساسية من التفريغ الكهروستاتيكي (150 فولت HBM) ونطاق تشغيل واسع لدرجة الحرارة (-40°C إلى +85°C) درجة من المتانة مناسبة للعديد من البيئات غير الحرجة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما قيمة المقاوم التي يجب أن أستخدمها لتشغيل هذا الـ LED عند 20 مللي أمبير من مصدر طاقة 5 فولت؟

أ: باستخدام قانون أوم (R = (V_المصدر- V_F) / I_F) والقيمة النموذجية لـ V_F البالغة 3.5 فولت: R = (5V - 3.5V) / 0.020A = 75 أوم. سيكون المقاوم القياسي 75Ω أو 82Ω مناسبًا. احسب دائمًا باستخدام أقصى V_F(4.3 فولت) لضمان عدم تجاوز التيار للحدود في أسوأ الظروف.

س: هل يمكنني استخدام هذا الـ LED للتطبيقات الخارجية؟

أ: يشير نطاق درجة حرارة التشغيل من -40°C إلى +85°C إلى أنه يمكنه تحمل مجموعة واسعة من الظروف المحيطة. ومع ذلك، لا تحدد ورقة البيانات درجة حماية دخول (IP) للعبوة نفسها. للاستخدام الخارجي، من المحتمل أن يحتاج الـ LED إلى الحماية من التعرض المباشر للماء والملوثات بواسطة غلاف المنتج النهائي أو طلاء مطابق على اللوحة.

س: يظهر الملصق CAT="T" و HUE="YY". ماذا يعني هذا؟

أ> هذا يعني أن مصابيح LED على تلك البكرة هي من فئة شدة الإضاءة T (285-450 مللي كانديلا) وفئة الطول الموجي السائد YY (525-530 نانومتر ضمن المجموعة Y). هذه المعلومات حاسمة لضمان اتساق السطوع واللون عبر عملية الإنتاج الخاصة بك.

س: لماذا يعد التخزين ومدة الصلاحية بعد الفتح بالغة الأهمية؟

أ> يمكن للراتنج البلاستيكي (مادة التغليف) لغلاف SMD امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن أن تتبخر هذه الرطوبة المحتبسة بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا. يمكن أن يتسبب ذلك في تشقق الغلاف ("انتفاش") أو انفصال داخلي، مما يؤدي إلى فشل فوري أو تقليل الموثوقية على المدى الطويل.