ورقة بيانات سلسلة SMD LED 19-237B - عبوة 2.0x1.6x0.9 مم - جهد 1.7-3.3 فولت - متعددة الألوان - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

سلسلة 19-237B هي مصباح LED سطحي (SMD) مضغوط ومتعدد الألوان، مُصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب التصغير والموثوقية العالية. يمثل هذا المكون تقدمًا كبيرًا مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح تقليصًا كبيرًا في المساحة المطلوبة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، وزيادة كثافة تجميع المكونات، والمساهمة في النهاية في تطوير معدات نهائية للمستخدم أصغر حجمًا وأخف وزنًا. يجعل بناؤه الخفيف منه مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات التي تكون فيها المساحة والوزن قيودًا حرجة.

1.1 المزايا الأساسية وتحديد موقع المنتج

تنبع المزايا الأساسية لمصباح LED السطحي 19-237B من بصمته المصغرة وتقنية التركيب السطحي. يتم توريد العبوة على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يضمن التوافق الكامل مع معدات التجميع الآلي (pick-and-place) القياسية في التصنيع بالحجم الكبير. يعمل هذا التوافق على تبسيط عملية الإنتاج، وتقليل وقت التجميع، وتقليل احتمالية الخطأ البشري. علاوة على ذلك، تم تأهيل الجهاز للاستخدام مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري، مما يوفر مرونة في إعداد خط الإنتاج. إحدى الميزات الرئيسية هي قدرته متعددة الألوان ضمن بصمة عبوة واحدة، مقدمة من مواد شبه موصلة مختلفة. كما يتم تصنيع المنتج خاليًا من الرصاص ومصممًا للبقاء متوافقًا مع توجيهية تقييد المواد الخطرة (RoHS)، معالجةً بذلك المتطلبات البيئية والتنظيمية العالمية.

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

يستهدف 19-237B مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية والاتصالات. تشمل مجالات تطبيقه الأساسية الإضاءة الخلفية للوحات عدادات الأجهزة والمفاتيح الغشائية، لتوفير إضاءة موحدة. في معدات الاتصالات، يعمل كمؤشرات حالة وإضاءة خلفية للأزرار في أجهزة مثل الهواتف وآلات الفاكس. كما أنه مناسب جدًا كمصدر إضاءة خلفية مسطح للشاشات الكريستالية السائلة (LCD)، ولوحات المفاتيح، والرموز التعبيرية. أخيرًا، يجعل تصميمه للأغراض العامة منه خيارًا متعدد الاستخدامات لمهام المؤشرات والإضاءة منخفضة المستوى عبر صناعات متعددة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية المحددة في ورقة البيانات، وهي حاسمة لتصميم الدوائر الموثوقة وتكامل النظام.

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد التصنيفات القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف تشغيل. بالنسبة لسلسلة 19-237B، يتم تحديد جميع التصنيفات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. جهد العكس الأقصى (V_R) هو 5 فولت لجميع رموز الألوان. أقصى تيار أمامي مستمر (I_F) هو 25 مللي أمبير. يختلف تيار الذروة الأمامي (I_FP)، المطبق عند دورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلو هرتز: 60 مللي أمبير لشريحة R6 (الأحمر) و 100 مللي أمبير لكل من شريحتي GH (الأخضر) و BH (الأزرق). أقصى تبديد للطاقة (P_d) هو 60 مللي واط لـ R6 و 95 مللي واط لـ GH/BH. جهد تحمل التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) لنموذج الجسم البشري (HBM) هو 2000 فولت لـ R6 و 1500 فولت لـ GH/BH، مما يشير إلى أن الشريحة الحمراء قد تتمتع بحماية ESD أكثر قوة قليلاً. نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr) هو من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، ونطاق درجة حرارة التخزين (T_stg) هو من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية. منحنى درجة حرارة اللحام بالغ الأهمية: بالنسبة للحام بإعادة التدفق، يمكن للجهاز تحمل 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ؛ بالنسبة للحام اليدوي، الحد الأقصى هو 350 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس الخصائص الكهروضوئية عند Ta=25 درجة مئوية وتيار اختبار قياسي (I_F) قدره 5 مللي أمبير، مما يوفر مقاييس الأداء الرئيسية للتصميم.

• شدة الإضاءة (I_v):هذه هي القدرة الضوئية المُدرَكة لكل وحدة زاوية صلبة. النطاقات النموذجية هي: R6: 18.0-57.0 مللي شمعة؛ GH: 28.5-112 مللي شمعة؛ BH: 11.5-28.5 مللي شمعة. عادةً ما يوفر النوع الأخضر أعلى إخراج.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):الزاوية الكاملة التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف الشدة القصوى. وهي عادةً 120 درجة، مما يشير إلى نمط انبعاث واسع منتشر مناسب للإضاءة المساحية والمؤشرات.
• طول موجة الذروة (λ_p):الطول الموجي الذي يكون عنده الانبعاث الطيفي في أقصى حد. القيم النموذجية هي: R6: 632 نانومتر؛ GH: 518 نانومتر؛ BH: 468 نانومتر.
• الطول الموجي السائد (λ_d):الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية ويتطابق مع لون LED. النطاقات: R6: 613-627 نانومتر؛ GH: 520-535 نانومتر؛ BH: 465-475 نانومتر. التسامح هو ±1 نانومتر.
• عرض نطاق الإشعاع الطيفي (Δλ):العرض الطيفي عند نصف الشدة القصوى. النموذجي: R6: 20 نانومتر؛ GH: 35 نانومتر؛ BH: 25 نانومتر. يمكن أن يؤثر عرض النطاق الأوسع، كما هو الحال في الأخضر، على نقاء اللون.
• الجهد الأمامي (V_F):انخفاض الجهد عبر LED عند تيار الاختبار. النطاقات: R6: 1.7-2.2 فولت؛ GH: 2.6-3.3 فولت؛ BH: 2.6-3.3 فولت. التسامح هو ±0.10 فولت. هذه المعلمة حاسمة لحساب مقاومة تحديد التيار.
• تيار العكس (I_R):تيار التسرب عند تطبيق انحياز عكسي 5 فولت. الحد الأقصى: R6: 10 ميكرو أمبير؛ GH/BH: 50 ميكرو أمبير.

3. شرح نظام التقسيم إلى فئات

تحدد ورقة البيانات نظامًا للتقسيم إلى فئات لتصنيف مصابيح LED بناءً على المعلمات البصرية الرئيسية، مما يضمن الاتساق في الإنتاج الضخم. يجب على المصممين تحديد الفئات لضمان تجانس اللون والسطوع في تطبيقهم.

3.1 تقسيم شدة الإضاءة

يتم فرز مصابيح LED إلى فئات بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند I_F=5 مللي أمبير.

• R6 (أحمر):الفئات M (18.0-28.5 مللي شمعة)، N (28.5-45.0 مللي شمعة)، P (45.0-57.0 مللي شمعة).
• GH (أخضر):الفئات N (28.5-45.0 مللي شمعة)، P (45.0-72.0 مللي شمعة)، Q (72.0-112 مللي شمعة).
• BH (أزرق):الفئات L (11.5-18.0 مللي شمعة)، M (18.0-28.5 مللي شمعة).

التسامح لشدة الإضاءة هو ±11% داخل الفئة الواحدة.

3.2 تقسيم الطول الموجي السائد (لـ GH الأخضر)

لمصباح LED الأخضر GH، يتم توفير تقسيم إضافي للطول الموجي السائد: الفئة 1 (520-525 نانومتر)، الفئة 2 (525-530 نانومتر)، الفئة 3 (530-535 نانومتر). التسامح هو ±1 نانومتر. هذا يسمح باختيار لون دقيق، وهو أمر بالغ الأهمية في تطبيقات مثل مؤشرات الحالة حيث يكون معنى اللون موحدًا.

4. تحليل منحنى الأداء

تتضمن ورقة البيانات منحنيات الخصائص النموذجية لكل لون LED (R6، GH، BH)، وهي لا تقدر بثمن لفهم سلوك الجهاز في ظل ظروف غير قياسية.

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

تُظهر المنحنيات العلاقة الأسية بين التيار الأمامي والجهد الأمامي. بالنسبة لجميع الألوان، يزداد الجهد مع التيار. يتمتع LED الأحمر (R6) بجهد أمامي أقل بكثير لتيار معين مقارنة بمصابيح LED الخضراء والزرقاء، وهي سمة مميزة لمواد أشباه الموصلات المختلفة (AlGaInP مقابل InGaN). يجب أخذ هذا الاختلاف في الاعتبار في تصميم دائرة القيادة، خاصة في المصفوفات متعددة الألوان.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

تُظهر هذه الرسوم البيانية أن شدة الإضاءة تزداد تقريبًا بشكل خطي مع التيار الأمامي في نطاق التشغيل النموذجي (حتى ~20 مللي أمبير). ومع ذلك، قد تبلغ الكفاءة (لومن لكل واط) ذروتها عند تيار محدد ثم تنخفض بسبب التسخين وتأثيرات أخرى. لا ينبغي للمصممين افتراض أن السطوع يتدرج خطيًا إلى ما لا نهاية.

4.3 شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة

هذا منحنى بالغ الأهمية للإدارة الحرارية. تنخفض شدة الإضاءة لجميع الألوان مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. يكون التخفيض كبيرًا، خاصة لمصابيح LED الخضراء والزرقاء القائمة على InGaN، والتي تكون عمومًا أكثر حساسية لدرجة الحرارة من مصابيح LED الحمراء AlGaInP. وهذا يستلزم وجود مشتت حراري أو تخفيض التيار في البيئات عالية الحرارة للحفاظ على السطوع والعمر الافتراضي.

4.4 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يحدد هذا المنحنى أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع زيادة درجة الحرارة، يجب تقليل الحد الأقصى للتيار المسموح به لمنع تجاوز حد تبديد طاقة الجهاز والتسبب في الانفجار الحراري. الالتزام بهذا المنحنى ضروري للموثوقية.

4.5 توزيع الطيف

تُظهر الرسوم الطيفية الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر الأطوال الموجية. يتمتع LED الأحمر (R6) بقمة أضيق وأكثر تحديدًا حول 632 نانومتر. يتمتع الأخضر (GH) بقمة أوسع حول 518 نانومتر، والأزرق (BH) له قمة حول 468 نانومتر. يؤثر شكل وعرض هذه الأطياف على تجسيد اللون ونقاء الضوء.

4.6 مخطط الإشعاع

توضح أنماط الإشعاع القطبية التوزيع المكاني للضوء. تُظهر المخططات المقدمة لكل لون نمطًا لامبرتيًا أو شبه لامبرتي نموذجي، يتوافق مع زاوية الرؤية البالغة 120 درجة. تكون الشدة أعلى عند 0 درجة (عموديًا على وجه LED) وتتناقص نحو الحواف.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتمتع LED 19-237B بغلاف مستطيل مضغوط. الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر) هي: الطول: 2.0 ±0.2، العرض: 1.6 ±0.2، الارتفاع: 0.9 ±0.1. يتم تحديد الكاثود بواسطة علامة على العبوة. يتم توفير رسم تفصيلي بأبعاد، بما في ذلك تباعد الأطراف وهندسة وسادة اللحام.

5.2 تخطيط الوسادة المقترح وتحديد القطبية

تم تضمين نمط أرضي مقترح (بصمة) لتصميم PCB كمرجع، بأبعاد 1.4 مم × 0.8 مم للوسائد. تُشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن هذا مجرد اقتراح ويجب على المصممين تعديله بناءً على عملية التجميع المحددة ومتطلبات الموثوقية الخاصة بهم. يتم عرض تحديد القطبية بوضوح (علامة الأنود) على الجزء العلوي من العبوة لمنع التثبيت غير الصحيح.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل الصحيح واللحام أمران بالغا الأهمية لمكونات SMD. تم تصنيف 19-237B لملامح اللحام بإعادة التدفق القياسية بدرجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. للإصلاح اليدوي، يُسمح باللحام اليدوي بطرف مكواة عند 350 درجة مئوية لمدة تصل إلى 3 ثوانٍ. من الأهمية بمكان اتباع هذه الإرشادات لمنع تلف شريحة LED أو العبوة البلاستيكية من الحرارة المفرطة. يجب تخزين الجهاز في عبوته الأصلية المقاومة للرطوبة حتى الاستخدام. إذا تعرض للرطوبة المحيطة بما يتجاوز المواصفات، فقد تكون هناك حاجة إلى عملية تجفيف قبل إعادة التدفق لمنع ظاهرة \"الفرقعة\" (تشقق العبوة بسبب ضغط البخار أثناء اللحام).

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد مصابيح LED في عبوات مقاومة للرطوبة على شريط حامل بارز. يتم تحديد أبعاد الشريط. قطر البكرة قياسي 7 بوصات. يوفر ملصق على البكرة معلومات رئيسية للتتبع والتحقق: رقم جزء العميل (CPN)، رقم جزء الشركة المصنعة (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، رتبة شدة الإضاءة (CAT)، رتبة اللونية/الطول الموجي السائد (HUE)، رتبة الجهد الأمامي (REF)، ورقم الدفعة (LOT No). يضمن نظام التوسيم هذا التعامل الصحيح مع المواد والتحكم في المخزون.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

عند التصميم باستخدام LED 19-237B، يجب مراعاة عدة عوامل. أولاً، استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار على التوالي مع LED. احسب قيمة المقاومة بناءً على جهد الإمداد (V_supply)، وجهد LED الأمامي (V_F - استخدم القيمة القصوى للموثوقية)، والتيار الأمامي المطلوب (I_F). الصيغة: R = (V_supply - V_F) / I_F. ضع في اعتبارك تصنيف قدرة المقاومة. ثانيًا، ضع في الاعتبار التأثيرات الحرارية. إذا كان التطبيق يعمل في درجات حرارة محيطة عالية، فقم بتخفيض التيار الأمامي وفقًا للمنحنى المقدم للحفاظ على العمر الافتراضي وإخراج الضوء المستقر. ثالثًا، للتطبيقات متعددة الألوان أو المصفوفات، حدد رموز تقسيم ضيقة (CAT، HUE) لضمان التجانس البصري عبر جميع مصابيح LED. رابعًا، تأكد من أن تصميم وسادة PCB يوفر حشوة لحام كافية وقوة ميكانيكية. أخيرًا، ضع في اعتبارك زاوية الرؤية (120 درجة) عند تصميم أدلة الضوء أو العدسات للتطبيق.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED الأكبر حجمًا ذات الثقوب المارّة، فإن الميزة الأساسية لـ 19-237B هي بصمته المصغرة SMD، مما يتيح التجميع الآلي وتصغير المنتج. ضمن مشهد LED السطحي، تشمل عوامل التمييز الرئيسية حجم عبوته المحدد 2.0x1.6 مم، وزاوية الرؤية الواسعة 120 درجة، وتوافر ثلاثة ألوان أساسية متميزة (أحمر، أخضر، أزرق) من مخطط عبوة واحد. التصنيف متعدد الواط (60 مللي واط للأحمر، 95 مللي واط للأخضر/الأزرق) وتصنيفات ESD المختلفة يميزانه أيضًا عن العروض العامة. توافقه مع إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء/الطور البخاري القياسية وهيكل التقسيم الواضح يجعله مناسبًا لكل من النماذج الأولية والإنتاج الضخم الذي يهتم بالجودة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

ج: طول موجة الذروة (λ_p) هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يصدر LED أكبر قدر من الطاقة الضوئية. الطول الموجي السائد (λ_d) هو الطول الموجي الفردي الإدراكي الذي يتطابق مع اللون الذي تراه العين البشرية. غالبًا ما يكونان متقاربين ولكن ليسا متطابقين، خاصة لمصابيح LED ذات الأطياف الواسعة.

س: لماذا يختلف الجهد الأمامي لـ LED الأحمر مقارنة بالأخضر والأزرق؟

ج: يتم تحديد الجهد الأمامي بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. تستخدم مصابيح LED الحمراء عادةً AlGaInP الذي له فجوة نطاق أقل (~1.8-2.0 إلكترون فولت) من InGaN المستخدم لمصابيح LED الخضراء والزرقاء (~2.4-3.4 إلكترون فولت). تتطلب فجوة النطاق الأعلى جهدًا أعلى \"لدفع\" الإلكترونات عبرها.

س: كيف أفسر رموز التقسيم (CAT، HUE، REF) على ملصق البكرة؟

ج: تتوافق هذه الرموز مع فئات الأداء المحددة في ورقة البيانات. \"CAT\" هي فئة شدة الإضاءة (مثل N، P، Q للأخضر). \"HUE\" هي فئة الطول الموجي السائد/اللونية (مثل 1، 2، 3 للأخضر). \"REF\" هي فئة الجهد الأمامي. يضمن تحديد هذه الرموز استلامك لمصابيح LED ذات خصائص مجمعة بإحكام.

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

ج: التصنيف الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر (I_F) هو 25 مللي أمبير. لذلك، 20 مللي أمبير ضمن المواصفات. ومع ذلك، يجب عليك التحقق من أن تبديد الطاقة الناتج (P_d = V_F * I_F) لا يتجاوز التصنيف 60 مللي واط (R6) أو 95 مللي واط (GH/BH)، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية، عن طريق الرجوع إلى منحنى التخفيض.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو: تصميم مؤشر حالة متعدد الألوان لجهاز استهلاكي.يتطلب الجهاز مؤشرًا ثلاثي الألوان واحدًا (أحمر/أخضر/أزرق) لإظهار حالات الطاقة، والاستعداد، والعطل. باستخدام سلسلة 19-237B، سيضع المصمم ثلاثة مصابيح LED (R6، GH، BH) متقاربة على PCB. لضمان تجانس اللون، سيحدد فئات ضيقة: على سبيل المثال، CAT=P للجميع للحصول على سطوع عالٍ متشابه، و HUE=2 لمصباح LED الأخضر للحصول على درجة لون محددة. سيقومون بتصميم ثلاث دوائر قيادة منفصلة، كل منها بمقاومة تحديد تيار محسوبة للـ V_F المحدد لكل لون (مثل 1.8 فولت للأحمر، 3.0 فولت للأخضر/الأزرق من مصدر 5 فولت عند 10 مللي أمبير). كما سيتأكدون من أن تخطيط PCB يوفر تخفيفًا حراريًا كافيًا ويتبع أبعاد الوسادة المقترحة لتسهيل اللحام الموثوق أثناء التجميع الآلي.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تصدر الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (جسيمات ضوء). يتم تحديد لون (طول موجة) الضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات المستخدمة في المنطقة النشطة. يستخدم 19-237B مادة AlGaInP للانبعاث الأحمر و InGaN للانبعاث الأخضر والأزرق. تعمل العبوة البلاستيكية على حماية الشريحة شبه الموصلة الهشة، وتشكيل إخراج الضوء (العدسة)، وتوفير نقاط الاتصال الكهربائية للتركيب السطحي.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر سوق LED السطحي في التطور نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، وزيادة كثافة الطاقة، وحتى أحجام عبوات أصغر. هناك اتجاه قوي نحو تحسين تجسيد اللون والاتساق (تقسيم أكثر إحكامًا). علاوة على ذلك، أصبح دمج الإلكترونيات التحكمية، مثل مشغلات التيار الثابت أو وحدات تحكم تعديل عرض النبضة (PWM)، مباشرة في عبوة LED (\"LEDs الذكية\") أكثر شيوعًا. تستمر اللوائح البيئية في دفع التخلص من المواد الخطرة وتحسين إمكانية إعادة التدوير. تظل المبادئ المجسدة في 19-237B — التصغير، والتوافق مع الأتمتة، والقدرة متعددة الألوان — مركزية في هذه التطورات المستمرة في تقنيات الإضاءة والتشوير ذات الحالة الصلبة.