ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD طراز 19-223/R7G6C-A01/2T - عبوة 2.0x1.25x0.8 مم - جهد 2.0-2.4 فولت - متعدد الألوان - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 19-223 ثنائي باعث للضوء SMD مضغوطًا ومتعدد الألوان، مُصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب تعبئة عالية الكثافة وأداءً موثوقًا. يمثل هذا المكون تقدمًا كبيرًا مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطارات الرصاصية، مما يتيح تطوير منتجات نهائية أصغر حجمًا وأخف وزنًا وأكثر كفاءة.

1.1 المزايا الأساسية وتحديد موقع المنتج

الميزة الأساسية لثنائي باعث الضوء SMD طراز 19-223 هي بصمته الصغيرة جدًا. مقارنة بالمكونات ذات الأطراف الرصاصية، فإن حجمه المصغر بشكل كبير يسمح بتصاميم لوحات دوائر مطبوعة (PCB) أصغر، وكثافة تعبئة أعلى للمكونات، وتقليل متطلبات مساحة التخزين، وفي النهاية، إنشاء معدات أكثر إحكاما. كما أن بنيته الخفيفة الوزن تجعله مثاليًا للتطبيقات المحمولة والمصغرة حيث يكون الوزن عاملاً حاسمًا.

1.2 الأسواق المستهدفة والتطبيقات

هذا الثنائي الباعث للضوء متعدد الاستخدامات ويستهدف عدة مجالات تطبيق رئيسية:

• السيارات وأجهزة القياس:الإضاءة الخلفية لمؤشرات لوحة القيادة والمفاتيح.
• الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية في الهواتف وأجهزة الفاكس وأجهزة الاتصال الأخرى.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:إضاءة خلفية مسطحة للشاشات الكريستالية السائلة (LCD)، وإضاءة المفاتيح، وإضاءة الرموز.
• مؤشرات الأغراض العامة:حل موثوق لمجموعة واسعة من احتياجات مؤشرات الحالة عبر مختلف الصناعات.

2. تعمق في المواصفات الفنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمعلمات الفنية الرئيسية للثنائي الباعث للضوء كما هي محددة في ورقة البيانات.

2.1 القيم القصوى المطلقة

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

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. هذه قيمة منخفضة نسبيًا، مما يؤكد على أن هذا الثنائي الباعث للضوء غير مصمم للعمل بانحياز عكسي ويتطلب حماية في الدوائر التي قد يحدث فيها جهد عكسي.
• تيار الأمام المستمر (I_F):25 مللي أمبير لكل من شريحتي R7 (أحمر داكن) و G6 (أصفر-أخضر لامع).
• تيار الأمام الذروي (I_FP):60 مللي أمبير (دورة عمل 1/10 @ 1 كيلو هرتز). هذا يسمح بنبضات قصيرة من تيار أعلى، وهو مفيد للتعدد (Multiplexing) أو تحقيق سطوع لحظي أعلى.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ملي واط. هذه المعلمة، مقترنة بجهد الأمام، تحدد أقصى تيار أمامي مستدام تحت ظروف حرارية معينة.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):2000 فولت. يشير هذا إلى مستوى متوسط من متانة ESD، ولكن لا تزال هناك حاجة إلى احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:-40°C إلى +85°C (التشغيل)، -40°C إلى +90°C (التخزين). يضمن هذا النطاق الواسع الموثوقية في البيئات القاسية.
• درجة حرارة اللحام:متوافق مع لحام الريفو (ذروة 260°C لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى) واللحام اليدوي (350°C لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى).

2.2 الخصائص الكهروبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25°C و I_F=20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_v):18.0 - 72.0 ملي شمعة (نطاق الحد الأدنى - الحد الأقصى). تقع القيمة النموذجية ضمن نطاق التصنيف هذا (انظر القسم 3). ينطبق تسامح ±11%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة (نموذجي). زاوية الرؤية الواسعة هذه مناسبة للتطبيقات التي تتطلب وضوحًا واسعًا.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):R7: 639 نانومتر (نموذجي)، G6: 575 نانومتر (نموذجي). يحدد الذروة الطيفية للضوء المنبعث.
• الطول الموجي السائد (λ_d):R7: 631 نانومتر (نموذجي)، G6: 573 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا باللون.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي) لكليهما. يشير إلى نقاء الطيف للون المنبعث.
• جهد الأمام (V_F):2.00 فولت (نموذجي)، 2.40 فولت (أقصى). جهد الأمام المنخفض هذا مفيد للأجهزة منخفضة الطاقة والتي تعمل بالبطارية.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (أقصى) عند V_R=5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يختلف الناتج الضوئي لمصابيح LED من وحدة إلى أخرى. يُستخدم نظام تصنيف لتصنيف الأجزاء بناءً على معلمات الأداء الرئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم فرز كل من شريحتي R7 و G6 إلى ثلاثة تصنيفات للشدة (M، N، P) عند تشغيلهما بـ I_F=20 مللي أمبير:

• التصنيف M:18.0 - 28.5 ملي شمعة
• التصنيف N:28.5 - 45.0 ملي شمعة
• التصنيف P:45.0 - 72.0 ملي شمعة

يسمح هذا للمصممين باختيار مصابيح LED بمستويات سطوع متسقة لتطبيقهم، مما يضمن مظهرًا موحدًا في مصفوفات LED المتعددة.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات منحنيات الخصائص النموذجية التي تعتبر بالغة الأهمية لفهم سلوك الثنائي الباعث للضوء تحت ظروف تشغيل مختلفة.

4.1 شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام

يُظهر المنحنى علاقة غير خطية. بينما تزداد الشدة عمومًا مع التيار، قد تنخفض الكفاءة (لومن لكل واط) عند التيارات الأعلى بسبب زيادة توليد الحرارة. يتطلب التشغيل بالقرب من أقصى تيار مستمر (25 مللي أمبير) إدارة حرارية دقيقة.

4.2 شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة

تقل شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. هذا الانخفاض الحراري (Thermal Derating) هو اعتبار تصميم حاسم، خاصة للتطبيقات في بيئات عالية الحرارة أو حيث يتم تشغيل الثنائي الباعث للضوء بتيارات عالية. يقدم منحنى تخفيض تيار الأمام (Forward Current Derating) أقصى تيار مسموح به في درجات الحرارة المرتفعة لمنع تجاوز حد تبديد الطاقة.

4.3 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى I-V)

هذا المنحنى الأسي أساسي. يبدأ الثنائي الباعث للضوء في التوصيل وإصدار الضوء عند جهد عتبة محدد (~1.8 فولت لهذه الأجهزة). يؤدي زيادة طفيفة في الجهد بعد هذه النقطة إلى زيادة كبيرة في التيار. يؤكد هذا على ضرورة استخدام مقاومة محددة للتيار أو محرك تيار ثابت لمنع الانفلات الحراري (Thermal Runaway).

4.4 توزيع الطيف

تُظهر الرسوم البيانية توزيع القدرة الطيفية النسبي. تُصدر شريحة R7 في المنطقة الحمراء (~639 نانومتر ذروة)، بينما تُصدر شريحة G6 في المنطقة الصفراء-الخضراء (~575 نانومتر ذروة). يشير عرض النطاق البالغ 20 نانومتر إلى ألوان مشبعة بشكل معتدل.

4.5 نمط الإشعاع

يؤكد الرسم البياني القطبي على زاوية الرؤية البالغة 130 درجة، ويظهر نمط إشعاع شبه لامبرتي (Lambertian) حيث تكون الشدة أعلى عند 0° (عمودي على الشريحة) وتتناقص نحو الحواف.

5. المعلومات الميكانيكية ومعلومات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يحتوي الثنائي الباعث للضوء على عبوة SMD مضغوطة. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر، تسامح ±0.1 مم ما لم يُذكر) حجم جسم يبلغ طوله حوالي 2.0 مم، وعرض 1.25 مم، وارتفاع 0.8 مم. توفر ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للأبعاد يتضمن تخطيط الوسادات (Pad Layout)، وهو أمر ضروري لتصميم بصمة PCB.

5.2 تحديد القطبية

يُحدد الكاثود عادةً بواسطة علامة على العبوة أو زاوية مشطوفة، كما هو موضح في مخطط الأبعاد. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف لحام الريفو (Reflow)

المكون متوافق مع عمليات الريفو بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري. يتضمن ملف التعريف الموصى به الخالي من الرصاص: مرحلة التسخين المسبق (150-200°C لمدة 60-120 ثانية)، وقت فوق السائل (217°C لمدة 60-150 ثانية)، درجة حرارة ذروة قصوى 260°C لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى، ومعدلات تبريد مضبوطة. لا ينبغي إجراء عملية الريفو أكثر من مرتين.

6.2 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس مقاومة للرطوبة مع مجفف. الاحتياطات حرجة:

• لا تفتح الكيس حتى تصبح جاهزًا للاستخدام.
• بعد الفتح، استخدم خلال 168 ساعة (7 أيام) إذا تم التخزين عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية.
• إذا تم تجاوز وقت التعرض، يلزم معالجة بالخبز (60±5°C لمدة 24 ساعة) قبل اللحام لمنع تلف "الانفجار" (Popcorning) أثناء الريفو.

6.3 احتياطات التصميم

• تحديد التيار:مقاومة خارجية على التوالي إلزامية لضبط تيار التشغيل. يعني منحنى I-V الحاد أن زيادة طفيفة في الجهد يمكن أن تسبب طفرة تيار مدمرة.
• الإجهاد الميكانيكي:تجنب تطبيق إجهاد على جسم الثنائي الباعث للضوء أثناء اللحام أو التعامل مع اللوحة. لا تُشوه PCB بعد التجميع.

7. معلومات التعبئة والتغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة (Tape and Reel)

يتم توريد المنتج بشريط 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، متوافق مع معدات الاختيار والوضع التلقائي القياسية. تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. يتم توفير أبعاد شريط الناقل والبكرة التفصيلية في ورقة البيانات.

7.2 شرح الملصق

يتضمن ملصق البكرة رموزًا لـ:

• رقم المنتج (P/N)
• كمية التعبئة (QTY)
• رتبة شدة الإضاءة (CAT)
• رتبة اللونية والطول الموجي السائد (HUE)
• رتبة جهد الأمام (REF)
• رقم الدفعة (LOT No.)

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

تتكون دائرة القيادة الأساسية الأكثر من مصدر جهد (V_CC)، ومقاومة محددة للتيار (R_S)، والثنائي الباعث للضوء على التوالي. R_S= (V_CC- V_F) / I_F. للحصول على سطوع مستقر عبر تغيرات درجة الحرارة وجهد التغذية، يُوصى باستخدام محرك تيار ثابت.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من صغر حجمه، يجب مراعاة تبديد الطاقة (حتى 60 ملي واط). تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية على PCB متصلة بالوسادة الحرارية للثنائي الباعث للضوء (إن وجدت) أو مستوى الأرض المحيط ليعمل كمشتت حراري، خاصة عند التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو تيارات عالية.

8.3 التصميم البصري

قد تتطلب زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة بصريات ثانوية (عدسات، أدلة ضوئية) إذا كانت هناك حاجة لحزمة أكثر تركيزًا. لون الراتنج الشفاف للماء للعبوة مناسب للتطبيقات التي يرغب فيها في اللون الحقيقي للشريحة.

9. المقارنة الفنية والتمييز

يتميز ثنائي LED طراز 19-223 من خلال مزيج من عامل شكله الصغير جدًا، وتوافره بلونين متميزين (أحمر وأصفر-أخضر) من نفس بصمة العبوة، والامتثال للمعايير البيئية الحديثة (RoHS، REACH، خالٍ من الهالوجين). مقارنة بمصابيح LED الأكبر حجمًا، فإنه يتيح توفيرًا كبيرًا في المساحة. يوفر استخدام مادة AlGaInP لكلا اللونين كفاءة إضاءة جيدة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: لماذا تعتبر المقاومة المحددة للتيار ضرورية تمامًا؟

ج: جهد الأمام مستقر نسبيًا، لكن التيار يزداد بشكل أسي مع زيادة طفيفة في الجهد فوق العتبة. بدون مقاومة، يمكن أن يتجاوز التيار بسرعة الحد الأقصى للتصنيف (25 مللي أمبير) ويدمر الثنائي الباعث للضوء.

س: هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي الباعث للضوء بمصدر منطقي 3.3 فولت أو 5 فولت؟

ج: نعم، لكن يجب عليك حساب المقاومة التسلسلية المناسبة. على سبيل المثال، مع مصدر 3.3 فولت وهدف I_Fبقيمة 20 مللي أمبير، باستخدام V_Fنموذجي بقيمة 2.0 فولت: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 أوم. ستكون مقاومة قياسية 68 أوم مناسبة.

س: ماذا يعني "تسامح ±11%" على شدة الإضاءة لتصميمي؟

ج: يعني أن مصابيح LED الفردية، حتى من نفس التصنيف، يمكن أن تختلف في السطوع بنسبة تصل إلى 11% عن القيمة الاسمية للتصنيف. للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا (مثل مصفوفات الإضاءة الخلفية)، قد تحتاج إلى اختيار تصنيفات أضيق أو تنفيذ معايرة للتيار.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو:تصميم لوحة مؤشر حالة مضغوطة بأربعة مصابيح LED (اثنان أحمر، اثنان أخضر) لجهاز محمول يعمل ببطارية ليثيوم أيون 3.7 فولت.

خطوات التصميم:

1. اختيار التيار:اختر I_F= 15 مللي أمبير لتوازن بين سطوع جيد واستهلاك طاقة أقل، مما يطيل عمر البطارية.
2. حساب المقاومة:بافتراض أسوأ حالة V_F= 2.4 فولت. R_S= (3.7V - 2.4V) / 0.015A ≈ 86.7 أوم. استخدم مقاومة قياسية 91 أوم أو 100 أوم.
3. تخطيط PCB:ضع مصابيح LED مع القطبية الصحيحة. قم بتضمين مساحة نحاسية صغيرة متصلة بوسادات الكاثود للمساعدة في تبديد الحرارة.
4. الفحص الحراري:الطاقة لكل ثنائي باعث للضوء: P = V_F* I_F≈ 2.0V * 0.015A = 30 ملي واط، وهي أقل بكثير من الحد الأقصى 60 ملي واط. الإجمالي لأربعة مصابيح LED هو 120 ملي واط، وهو قابل للإدارة على لوحة صغيرة.
5. التخزين/التجميع:قم بجدولة تجميع PCB لاستخدام بكرات LED خلال 7 أيام من فتح الأكياس المقاومة للرطوبة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

ثنائيات الإضاءة (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تُصدر الضوء من خلال الوميض الكهربائي (Electroluminescence). عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تندمج الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة. تُطلق عملية إعادة الاندماج هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق (Bandgap) لمادة أشباه الموصلات المستخدمة. يستخدم 19-223 أنظمة مواد AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم)، وهي باعثات فعالة في الطيف من الأحمر إلى الأصفر-الأخضر.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتبع تطور مصابيح LED السطحية مثل 19-223 عدة اتجاهات صناعية واضحة: التصغير المستمر لتمكين منتجات نهائية أصغر حجمًا باستمرار، وتحسينات في الفعالية الضوئية (مزيد من الناتج الضوئي لكل واط من المدخلات الكهربائية)، وتعزيز الموثوقية والعمر الطويل، والالتزام الصارم باللوائح البيئية (خالية من الهالوجين، RoHS). يدفع التوجه نحو تعبئة أعلى كثافة التقدم في إدارة الحرارة على مستوى العبوة وأنظمة تصنيف أكثر دقة لضمان اتساق اللون والسطوع في التصنيع الآلي عالي الحجم.