ورقة بيانات LED SMD 19-21/R6C-AL2N1VY/3T - الحجم 2.0x1.25x0.8 مم - الجهد 1.7-2.2 فولت - اللون الأحمر اللامع - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 19-21/R6C-AL2N1VY/3T صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED) من نوع الأجهزة السطحية (SMD) يستخدم تقنية شريحة AlGaInP لإنتاج إخراج ضوئي أحمر لامع. تم تصميم هذا المكون لتطبيقات لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) عالية الكثافة حيث تكون المساحة والوزن قيودًا حرجة. تتيح بصمته الصغيرة البالغة 2.0 مم × 1.25 مم × 0.8 مم تصغيرًا كبيرًا للمنتجات النهائية، مما يقلل من مساحة اللوحة المطلوبة والحجم الإجمالي للمعدات. يتم تعبئة الجهاز على شريط بعرض 8 مم يتم توفيره على بكرات بقطر 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي القياسية (pick-and-place). إنه مكون أحادي اللون وخالي من الرصاص (Pb-free) ويتوافق مع لوائح RoHS، وEU REACH، واللوائح الخالية من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون)، مما يضمن ملاءمته للتصنيع الإلكتروني الحديث الواعي بيئيًا.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

قد يؤدي تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود إلى تلف دائم. يتم تحديد الحدود القصوى المطلقة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. الحد الأقصى لجهد الانعكاس (VR) هو 5 فولت، مما يؤكد أن هذا LED غير مصمم للعمل في حالة الانحياز العكسي. تصنيف التيار الأمامي المستمر (IF) هو 25 مللي أمبير، مع تيار أمامي ذروة مسموح به (IFP) يبلغ 60 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز). الحد الأقصى لتبديد الطاقة (Pd) هو 60 ملي واط. يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهروستاتيكي (ESD) بقيمة 2000 فولت وفقًا لنموذج جسم الإنسان (HBM). نطاق درجة حرارة التشغيل هو من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، ونطاق درجة حرارة التخزين هو من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية. يتم تحديد حدود درجة حرارة اللحام لعمليتين: لحام إعادة التدفق بذروة 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ، واللحام اليدوي بحد أقصى 350 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس معلمات الأداء الرئيسية عند تيار اختبار قياسي قدره 5 مللي أمبير و Ta=25 درجة مئوية. تتراوح شدة الإضاءة (Iv) بشكل نموذجي، مع تحديد القيم الدنيا والقصوى من خلال نظام التقسيم إلى فئات (binning). زاوية الرؤية (2θ1/2) هي عادة 100 درجة، مما يوفر نمط إشعاع واسعًا. الطول الموجي الذروي (λp) هو حوالي 632 نانومتر، والطول الموجي السائد (λd) يتراوح من 617.5 نانومتر إلى 633.5 نانومتر، وهو ما يتوافق مع اللون الأحمر اللامع. عرض النطاق الطيفي (Δλ) هو عادة 20 نانومتر. يتراوح الجهد الأمامي (VF) من 1.70 فولت إلى 2.20 فولت عند 5 مللي أمبير. يتم ضمان أن يكون تيار الانعكاس (IR) 10 ميكرو أمبير أو أقل عند أقصى جهد انعكاس يبلغ 5 فولت. تحدد الملاحظات الهامة التفاوتات المسموح بها: ±11% لشدة الإضاءة، ±1 نانومتر للطول الموجي السائد، و ±0.05 فولت للجهد الأمامي.

3. شرح نظام التقسيم إلى فئات (Binning)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات بناءً على ثلاثة معايير رئيسية.

3.1 تقسيم شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED إلى أربع فئات (L2, M1, M2, N1) بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند IF=5 مللي أمبير. تحدد الفئات نطاقات شدة الإضاءة الدنيا والقصوى: L2 (14.5-18.0 mcd)، M1 (18.0-22.5 mcd)، M2 (22.5-28.5 mcd)، و N1 (28.5-36.0 mcd). يتيح ذلك للمصممين اختيار مكونات تلبي متطلبات السطوع المحددة لتطبيقهم.

3.2 تقسيم الطول الموجي السائد

يتم التحكم في اللون (درجة اللون) من خلال تقسيم الطول الموجي السائد. يتم تعريف أربع فئات (E4, E5, E6, E7): E4 (617.5-621.5 نانومتر)، E5 (621.5-625.5 نانومتر)، E6 (625.5-629.5 نانومتر)، و E7 (629.5-633.5 نانومتر). يضمن هذا التحكم الدقيق تجانس اللون المرئي عبر مصابيح LED المتعددة المستخدمة في تطبيقات المصفوفات أو الإضاءة الخلفية.

3.3 تقسيم الجهد الأمامي

يتم تقسيم الجهد الأمامي للمساعدة في تصميم الدائرة، وخاصة لحساب مقاومة تحديد التيار وتصميم مصدر الطاقة. يتم تقديم خمس فئات (19, 20, 21, 22, 23)، كل منها يغطي نطاق 0.1 فولت من 1.70 فولت إلى 2.20 فولت عند IF=5 مللي أمبير.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية. بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن هذه المنحنيات توضح عادة العلاقة بين التيار الأمامي وشدة الإضاءة، والجهد الأمامي مقابل درجة الحرارة، وتوزيع القدرة الطيفية النسبي. تعتبر هذه المنحنيات ضرورية للمصممين لفهم كيفية تغير أداء LED تحت ظروف تشغيل مختلفة، مثل تغير تيار القيادة أو درجة الحرارة المحيطة، مما يسمح بتصميم دائرة مثالية وموثوقة.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يحتوي LED SMD 19-21 على عبوة مدمجة يبلغ طولها 2.0 مم، وعرضها 1.25 مم، وارتفاعها 0.8 مم. يحدد الرسم البعدي موقع علامة الكاثود (السالب)، وهو أمر بالغ الأهمية للتوجيه الصحيح أثناء التجميع. جميع التفاوتات غير المحددة هي ±0.1 مم.

5.2 تحديد القطبية

يتم الإشارة إلى علامة كاثود (سالب) واضحة على العبوة. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التركيب واللحام لضمان الوظيفة الصحيحة ومنع التلف.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 التخزين والتعامل

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس حاجزة مقاومة للرطوبة مع مجفف. لا يجب فتح الكيس حتى تكون المكونات جاهزة للاستخدام. قبل الفتح، يجب أن تكون ظروف التخزين 30 درجة مئوية أو أقل ورطوبة نسبية 60% أو أقل. بمجرد الفتح، يجب استخدام مصابيح LED خلال 168 ساعة (7 أيام). يجب إعادة إغلاق أي مكونات غير مستخدمة في عبوة مقاومة للرطوبة. إذا تم تجاوز وقت التخزين أو أظهر مؤشر المجفف امتصاص الرطوبة، فإنه يلزم معالجة بالخبز عند 60 ±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام لمنع ظاهرة "الفرقعة" (popcorning) أثناء لحام إعادة التدفق.

6.2 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتم تحديد ملف تعريف لحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص (Pb-free). تشمل المعلمات الرئيسية: منطقة تسخين أولية بين 150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية، وقت فوق نقطة السيولة (217 درجة مئوية) من 60-150 ثانية، درجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260 درجة مئوية يتم الاحتفاظ بها لمدة أقصاها 10 ثوانٍ، ومعدلات تسخين وتبريد مضبوطة (بحد أقصى 6 درجات مئوية/ثانية و 3 درجات مئوية/ثانية على التوالي). لا ينبغي إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين. لا يجب تطبيق إجهاد على LED أثناء التسخين، ولا يجب أن تنحني اللوحة PCB بعد اللحام.

6.3 اللحام اليدوي وإعادة العمل

للحام اليدوي، يجب استخدام مكواة لحام بدرجة حرارة طرف أقل من 350 درجة مئوية وقدرة أقل من 25 واط. يجب ألا يتجاوز وقت التلامس لكل طرف 3 ثوانٍ. يجب ترك فاصل زمني لا يقل عن 2 ثانية بين لحام كل طرف. لا يُنصح بالإصلاح بعد اللحام. إذا كان لا مفر منه، فيجب استخدام مكواة لحام برأس مزدوج لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد، ويجب تقييم احتمالية التلف مسبقًا.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات البكرة والشريط

يتم توريد المكونات في شريط ناقل على بكرات بقطر 7 بوصات. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم توفير أبعاد مفصلة للبكرة وجيوب الشريط الناقل، مع تفاوتات قياسية تبلغ ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات رئيسية: رقم منتج العميل (CPN)، رقم المنتج (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، تصنيف شدة الإضاءة (CAT)، إحداثيات اللون ودرجة الطول الموجي السائد (HUE)، تصنيف الجهد الأمامي (REF)، ورقم الدفعة (LOT No). تعتبر هذه البيانات بالغة الأهمية للتتبع وضمان استخدام الفئة الصحيحة للمكون في الإنتاج.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

يعد هذا LED مناسبًا لمجموعة متنوعة من تطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية نظرًا لحجمه الصغير وموثوقيته وإخراجه الأحمر اللامع. تشمل الاستخدامات الشائعة: الإضاءة الخلفية للوحات عدادات أجهزة القياس والمفاتيح، مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في أجهزة الاتصالات (الهواتف، أجهزة الفاكس)، الإضاءة الخلفية المسطحة للشاشات الكريستالية السائلة (LCD)، إضاءة المفاتيح، وتطبيقات المؤشرات العامة.

8.2 اعتبارات التصميم الحرجة

تحديد التيار:مقاومة خارجية لتحديد التيار إلزامية. يعتبر LED جهازًا مدفوعًا بالتيار، وحتى زيادة صغيرة في الجهد الأمامي يمكن أن تسبب زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار. يجب حساب قيمة المقاومة بناءً على جهد الإمداد، وجهد LED الأمامي (مع مراعاة فئة الجهد)، وتيار التشغيل المطلوب (ألا يتجاوز 25 مللي أمبير مستمر).
إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان عمل LED ضمن نطاق درجة حرارته المحدد أمر حيوي للموثوقية طويلة المدى. يجب مراعاة مساحة النحاس الكافية في اللوحة PCB والتهوية في التصميمات عالية الكثافة أو ذات درجة الحرارة المحيطة العالية.
الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):على الرغم من تصنيفه لـ 2000 فولت HBM، يجب اتباع احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع والتعامل.

9. المقارنة التقنية والتمييز

الميزة الأساسية لعبوة 19-21 مقارنة بمصابيح LED الأكبر حجمًا من نوع الإطار الرصاصي (lead-frame) هي تقليل بصمتها وارتفاعها بشكل كبير، مما يتيح كثافة تعبئة أعلى على لوحات PCB وفي النهاية منتجات نهائية أصغر. يوفر استخدام تقنية AlGaInP كفاءة عالية ولونًا أحمرًا لامعًا مشبعًا. يعد الامتثال للمعايير البيئية الحديثة (RoHS، REACH، الخالي من الهالوجين) ميزة تمييز رئيسية، مما يجعله مناسبًا للأسواق العالمية ذات المتطلبات التنظيمية الصارمة. إن توافقه مع عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء وطور البخار القياسية يجعله متوافقًا مع خطوط تجميع SMT السائدة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بدون مقاومة متسلسلة؟
ج: لا. يجب تشغيل LED إما بمصدر تيار ثابت، أو الأكثر شيوعًا، بمصدر جهد متسلسل مع مقاومة لتحديد التيار. تشغيله مباشرة من مصدر جهد سيؤدي إلى تيار غير مضبوط، مما يؤدي إلى فشل فوري.

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟
ج: الطول الموجي الذروي (λp) هو الطول الموجي الذي تكون فيه الطاقة الضوئية المنبعثة في أقصى حد لها. الطول الموجي السائد (λd) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون الملاحظ لـ LED. يعتبر λd أكثر صلة بتحديد اللون في التطبيقات المرئية.

س: كيف أفسر رموز الفئات (مثل R6C-AL2N1VY)؟
ج: يرمز رقم الجزء الكامل 19-21/R6C-AL2N1VY/3T إلى نوع العبوة، وتقنية الشريحة، وفئات الأداء. بينما قد يكون التفسير الدقيق خاصًا بالشركة، فإن 'N1' يتوافق عادةً مع فئة شدة الإضاءة، وتتعلق الأحرف الأخرى بفئات الطول الموجي والجهد المحددة في جداول ورقة البيانات.

س: لماذا يقتصر وقت التخزين بعد فتح الكيس على 7 أيام؟
ج: يمكن أن تمتص العبوة البلاستيكية لمكونات SMD الرطوبة من الهواء. أثناء الحرارة العالية لعملية لحام إعادة التدفق، يمكن أن تتبخر هذه الرطوبة المحتبسة بسرعة، مما يسبب انفصالًا داخليًا أو تشققًا (ظاهرة "الفرقعة"). عمر التخزين البالغ 7 أيام هو الفترة التي يظل فيها امتصاص الرطوبة أقل من مستوى حرج لمرحلة إعادة تدفق واحدة.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

فكر في تصميم لوحة مؤشر حالة مدمجة للمعدات الصناعية. تتطلب اللوحة مصابيح LED حمراء لامعة متعددة متقاربة المسافة. تتيح البصمة الصغيرة لـ LED 19-21 البالغة 2.0x1.25 مم تخطيطًا عالي الكثافة على مساحة محدودة من اللوحة PCB. من خلال تحديد مصابيح LED من نفس فئة شدة الإضاءة (مثل N1) وفئة الطول الموجي السائد (مثل E6)، يمكن للمصمم ضمان سطوع ولون موحدين عبر جميع المؤشرات، مما يوفر واجهة مستخدم متسقة واحترافية. تضمن زاوية الرؤية الواسعة البالغة 100 درجة رؤية المؤشر من زوايا مختلفة. إن توافق المكون مع التجميع الآلي يقلل من تكلفة التصنيع ويحسن الموثوقية مقارنة بالبدائل الملحومة يدويًا.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد هذا LED على شريحة أشباه موصلات مصنوعة من فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم (AlGaInP). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الجهاز، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات. تتحد هذه حاملات الشحنة مرة أخرى، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لطبقات AlGaInP طاقة فجوة النطاق لأشباه الموصلات، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأحمر اللامع. ينبعث الضوء من السطح العلوي للشريحة، والذي يتم تغليفه براتنج إيبوكسي شفاف يوفر أيضًا الحماية الميكانيكية ويساعد في تشكيل نمط إخراج الضوء.

13. الاتجاهات والسياق التكنولوجي

يمثل LED SMD 19-21 تقنية تعبئة ناضجة وموثوقة ضمن الاتجاه الأوسع لتصغير الإلكترونيات. يركز التطوير المستمر في تكنولوجيا LED على زيادة الفعالية الضوئية (مزيد من إخراج الضوء لكل واط كهربائي)، وتحسين تجسيد الألوان، وتمكين أحجام عبوات أصغر. بينما تقدم أنواع العبوات الأحدث مثل عبوات مقياس الشريحة (CSP) مزيدًا من تقليل الحجم، يظل 19-21 خيارًا فعالاً من حيث التكلفة ومُدعَمًا على نطاق واسع لتطبيقات المؤشرات القياسية. يعكس التركيز على المواد الخالية من الهالوجين والمتوافقة مع REACH التحول الصناعي الواسع نحو عمليات تصنيع أكثر استدامة وصداقة للبيئة. إن التوافق المحدد مع ملفات تعريف إعادة التدفق عالية الحرارة والخالية من الرصاص يتوافق مع التحول العالمي بعيدًا عن اللحامات القائمة على الرصاص.