ورقة بيانات LED SMD 19-137/R6GHBHC-A01/2T - متعدد الألوان - 20mA - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

سلسلة 19-137 هي مصباح LED صغير الحجم مثبت على السطح، مصمم للتطبيقات عالية الكثافة. يتيح عامل الشكل الصغير لها تقليصًا كبيرًا في حجم اللوحة ومساحة الجهاز. تتوفر السلسلة بألوان متعددة (أحمر لامع، وأخضر، وأزرق) باستخدام مواد أشباه موصلات مختلفة، مما يوفر مرونة في التصميم لمختلف احتياجات المؤشرات والإضاءة الخلفية.

1.1 المزايا الأساسية

• التصغير:أصغر بكثير من مصابيح LED ذات الإطار الرصاصي، مما يسمح بكثافة تعبئة أعلى ومنتجات نهائية أصغر.
• خفيف الوزن:مثالي للتطبيقات المصغرة والمحمولة.
• التوافق:معبأ في شريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات لتتوافق مع معدات التركيب الآلي.
• توافق قوي مع العمليات:مناسب لكل من عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري.
• الامتثال البيئي:خالي من الرصاص ومتوافق مع RoHS. يتضمن حماية من الكهرباء الساكنة (2000 فولت HBM).

1.2 التطبيقات المستهدفة

• الإضاءة الخلفية للوحات القيادة والمفاتيح والرموز.
• مؤشرات معدات الاتصالات (الهواتف، أجهزة الفاكس).
• إضاءة خلفية مسطحة لشاشات LCD.
• تطبيقات المؤشرات العامة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم تحديد جميع المعلمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. قد يتسبب تجاوز هذه الحدود في حدوث تلف دائم.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت
• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):60 مللي أمبير (R6/أحمر)، 100 مللي أمبير (GH/أخضر، BH/أزرق) عند دورة عمل 1/10، تردد 1 كيلو هرتز.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ملي واط (R6)، 95 ملي واط (GH، BH).
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية
• درجة حرارة اللحام:إعادة التدفق: 260 درجة مئوية لمدة 30 ثانية. اللحام اليدوي: 350 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروبصرية

تم القياس عند Ta=25 درجة مئوية و I_F=20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم توفير القيم النموذجية للرجوع إليها؛ يجب أن يعتمد التصميم على المواصفات الدنيا/القصوى.

ملاحظة على التسامحات:شدة الإضاءة (±11%)، الطول الموجي السائد (±1 نانومتر)، الجهد الأمامي (±0.10 فولت).

3. شرح نظام التصنيف

يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على شدة الإضاءة عند I_F=20 مللي أمبير لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

• R6 (أحمر):مجموعة Q (72.0-112 ميللي كانديلا)، مجموعة R (112-180 ميللي كانديلا).
• GH (أخضر):مجموعة R (112-180 ميللي كانديلا)، مجموعة S (180-285 ميللي كانديلا)، مجموعة T (285-450 ميللي كانديلا).
• BH (أزرق):مجموعة N (28.5-45.0 ميللي كانديلا)، مجموعة P (45.0-72.0 ميللي كانديلا)، مجموعة Q (72.0-112 ميللي كانديلا).

يسمح هذا التصنيف للمصممين باختيار درجة السطوع المناسبة لتطبيقهم، مع تحقيق التوازن بين التكلفة والأداء.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات منحنيات الخصائص النموذجية لكل لون (R6، GH، BH). هذه المنحنيات ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف تشغيل مختلفة.

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

تُظهر المنحنيات العلاقة الأسية بين التيار والجهد. لمصباح LED الأحمر (R6) جهد أمامي نموذجي أقل بكثير (~2.0 فولت) مقارنة بمصابيح LED الخضراء والزرقاء (~3.3 فولت)، وذلك بسبب اختلاف مواد أشباه الموصلات (AlGaInP مقابل InGaN). هذه معلمة حاسمة لتصميم دائرة القيادة وحساب استهلاك الطاقة.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

تزداد شدة الإضاءة مع زيادة التيار الأمامي ولكن ليس بشكل خطي. تُظهر المنحنيات أن الشدة تميل إلى التشبع عند التيارات الأعلى. يوفر التشغيل عند 20 مللي أمبير الموصى بها توازنًا جيدًا بين السطوع والكفاءة/العمر الافتراضي. لا يُنصح بتجاوز الحد الأقصى للتيار المستمر (25 مللي أمبير) لأنه يمكن أن يسرع من التدهور.

4.3 شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة

الناتج الضوئي لـ LED يعتمد على درجة الحرارة. تُظهر المنحنيات انخفاضًا في شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. بالنسبة لمصباح LED الأحمر (R6)، يكون الانخفاض أكثر وضوحًا في درجات الحرارة المرتفعة مقارنة بمصابيح LED الخضراء/الزرقاء (GH/BH). يجب أخذ هذا التخفيض الحراري في الاعتبار في التصاميم التي يُتوقع فيها درجات حرارة محيطة عالية أو إدارة حرارية سيئة.

4.4 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يحدد هذا المنحنى أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. لضمان الموثوقية، يجب تقليل التيار الأمامي عند التشغيل فوق 25 درجة مئوية. الالتزام بهذا المنحنى إلزامي لمنع ارتفاع درجة الحرارة والفشل المبكر.

4.5 توزيع الطيف

تُظهر مخططات الطيف نطاقات الانبعاث الضيقة المميزة لمصابيح LED. يبلغ ذروة الأحمر (R6) حوالي 632 نانومتر، والأخضر (GH) حوالي 518 نانومتر، والأزرق (BH) حوالي 468 نانومتر. عرض النطاق الطيفي (Δλ) هو حوالي 20 نانومتر للأحمر، و35 نانومتر للأخضر، و25 نانومتر للأزرق، مما يشير إلى نقاء اللون.

4.6 نمط الإشعاع

تؤكد المخططات القطبية نمط انبعاث واسع يشبه لامبرت بزاوية رؤية نموذجية تبلغ 120 درجة. يوفر هذا إضاءة واسعة ومتساوية مناسبة للإضاءة الخلفية وتطبيقات المؤشرات التي تتطلب زوايا رؤية واسعة.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

تم تصميم عبوة SMD للتركيب القياسي بالالتقاط والوضع. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر) حجم الجسم، وتباعد الأطراف، والارتفاع الكلي. جميع التسامحات غير المحددة هي ±0.1 مم. يجب اشتقاق البصمة الدقيقة وتخطيط الوسادة الموصى به من رسم الأبعاد التفصيلي لضمان اللحام والمحاذاة المناسبة.

6. إرشادات اللحام والتركيب

• اللحام بإعادة التدفق:يتم تحديد أقصى درجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 30 ثانية. ملفات تعريف إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية (IPC/JEDEC J-STD-020) قابلة للتطبيق.
• اللحام اليدوي:إذا لزم الأمر، يُسمح بحد أقصى لدرجة حرارة طرف المكواة يبلغ 350 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ. استخدم الحد الأدنى من الحرارة لتجنب إتلاف العدسة البلاستيكية أو الروابط الداخلية.
• احتياطات الكهرباء الساكنة (ESD):على الرغم من أن الجهاز يحتوي على حماية 2000 فولت HBM، يجب اتباع إجراءات التعامل القياسية مع الكهرباء الساكنة أثناء التجميع.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد المكونات في عبوات مقاومة للرطوبة.

• الشريط الحامل:عرض 8 مم، على بكرات قطر 7 بوصات.
• الكمية لكل بكرة:2000 قطعة.
• الحماية من الرطوبة:معبأ مع مجفف في كيس مقاوم للرطوبة من الألومنيوم.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حاسمة للتتبع والتطبيق الصحيح:

• P/N:رقم المنتج (مثال: 19-137/R6GHBHC-A01/2T).
• QTY:كمية التعبئة.
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (رمز التصنيف).
• HUE:إحداثيات اللونية ورتبة الطول الموجي السائد.
• REF:رتبة الجهد الأمامي.
• LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

8. اعتبارات تصميم التصميم

8.1 تصميم دائرة القيادة

بسبب الخاصية الأسية I-V للدايود، فإن تنظيم التيار (وليس تنظيم الجهد) ضروري للناتج الضوئي المستقر. يمكن استخدام مقاوم متسلسل بسيط للتطبيقات منخفضة التكلفة مع مصدر جهد ثابت. للحصول على أداء وكفاءة مثاليين، خاصة مع اختلاف جهد الإمداد أو درجة الحرارة، يوصى باستخدام محرك تيار ثابت. يجب مراعاة اختلاف الجهد الأمامي بين مصابيح LED الحمراء (~2.0 فولت) والخضراء/الزرقاء (~3.3 فولت) عند تصميم دوائر للمصفوفات متعددة الألوان.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من كفاءة مصابيح LED SMD، إلا أن جزءًا من طاقة الدخل يتحول إلى حرارة. يوضح منحنى التخفيض بوضوح تأثير درجة الحرارة. للتشغيل الموثوق، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية أو تيارات القيادة العالية، تأكد من استخدام مساحة كافية من النحاس في اللوحة المطبوعة (PCB) أو طرق أخرى لتبديد الحرارة للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود الآمنة. سيؤدي التصميم الحراري السيئ إلى انخفاض الناتج الضوئي وتقصير العمر الافتراضي.

8.3 التصميم البصري

توفر زاوية الرؤية 120 درجة تغطية واسعة. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب ضوءًا أكثر توجيهًا، قد تكون البصريات الثانوية (العدسات، أدلة الضوء) ضرورية. لون الراتنج الشفاف المائي لهذه المصابيح مناسب للتطبيقات التي يرغب فيها في اللون المنبعث الحقيقي دون تلوين من العبوة.

9. المقارنة والتمييز التقني

المميز الرئيسي لهذه السلسلة هو قدرتها متعددة الألوان ضمن بصمة عبوة واحدة، متمكنة بواسطة مواد رقاقة مختلفة (AlGaInP للأحمر، InGaN للأخضر/الأزرق). مقارنة بمصابيح LED القديمة ذات الثقب، يوفر تنسيق SMD توفيرًا كبيرًا في المساحة، وملاءمة أفضل للتجميع الآلي، وموثوقية محسّنة عادةً بسبب عدم وجود إجهاد انحناء على الأطراف. يجعل تضمين الحماية من الكهرباء الساكنة والامتثال لمعايير RoHS واللحام الخالي من الرصاصها مناسبًا للتصنيع الإلكتروني الحديث.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

10.1 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED عند 30 مللي أمبير للحصول على سطوع أكبر؟

لا. الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر (I_F) هو 25 مللي أمبير. التشغيل عند 30 مللي أمبير يتجاوز هذا التصنيف ويعرض الجهاز لخطر التلف الفوري أو طويل المدى. للحصول على سطوع أعلى، اختر LED من مجموعة ذات شدة إضاءة أعلى أو فكر في نموذج LED مختلف مصنف لتيار أعلى.

10.2 لماذا يختلف الجهد الأمامي لمصباح LED الأحمر؟

الجهد الأمامي هو خاصية أساسية لفجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. تستخدم مصابيح LED الحمراء في هذه السلسلة AlGaInP، الذي له طاقة فجوة نطاق أقل من InGaN المستخدم لمصابيح LED الخضراء والزرقاء. تترجم فجوة النطاق الأقل إلى جهد أمامي أقل مطلوب "لتشغيل" الدايود والتسبب في انبعاث الضوء.

10.3 ماذا يعني "رمز التصنيف"، ولماذا هو مهم؟

بسبب الاختلافات في التصنيع، يتم فرز (تصنيف) مصابيح LED بعد الإنتاج بناءً على معايير رئيسية مثل شدة الإضاءة واللون. يحدد رمز التصنيف (مثل R، S، T للأخضر) الحد الأدنى والحد الأقصى المضمون للناتج لتلك المجموعة. للحصول على مظهر متسق في التطبيق (مثل شاشة متعددة LED)، من الضروري استخدام مصابيح LED من نفس المجموعات أو المجموعات المجاورة.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو:تصميم لوحة مؤشر حالة بمصابيح LED حمراء وخضراء وزرقاء لجهاز استهلاكي.

1. إعداد التيار:اختر تيار قيادة قدره 20 مللي أمبير، وهو شرط الاختبار القياسي ويوفر توازنًا جيدًا في الأداء.
2. مقاومات تحديد التيار:بافتراض مصدر إمداد 5 فولت (V_CC):
   • للأحمر (V_F~2.0 فولت): R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150Ω. استخدم القيمة القياسية الأقرب (مثال: 150Ω أو 160Ω).
   • للأخضر/الأزرق (V_F~3.3 فولت): R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85Ω. استخدم 82Ω أو 91Ω.
3. مطابقة السطوع:تحقق من مجموعات شدة الإضاءة. لتحقيق تكافؤ السطوع الملحوظ (تختلف حساسية العين البشرية حسب اللون)، قد تحتاج إلى اختيار مجموعات مختلفة أو ضبط التيارات قليلاً. على سبيل المثال، قد يظهر مصباح LED أزرق من المجموعة Q (72-112 ميللي كانديلا) باهتًا أكثر من مصباح LED أخضر من المجموعة T (285-450 ميللي كانديلا) عند نفس التيار.
4. الاعتبار الحراري:إذا كانت اللوحة داخل مساحة مغلقة تصبح دافئة، استشر منحنى التخفيض. عند درجة حرارة محيطة 60 درجة مئوية، يكون الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر أقل بكثير من 25 مللي أمبير. قد تحتاج إلى تقليل تيار القيادة أو تحسين التهوية.

12. مبدأ التشغيل

مصابيح LED هي أجهزة أشباه موصلات تنبعث منها الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة. تنبعث الطاقة المنطلقة أثناء هذا الاتحاد كفوتونات (ضوء). يتم تحديد لون (طول موجي) الضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات المستخدمة في المنطقة النشطة: AlGaInP للأحمر/البرتقالي، و InGaN للأخضر والأزرق والأبيض.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر سوق LED SMD في التطور نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، وزيادة كثافة الطاقة، وتحسين تجسيد الألوان. يظل التصغير اتجاهًا رئيسيًا، مما يتيح شاشات ومصفوفات إضاءة أصغر حجمًا وأعلى دقة. هناك أيضًا تركيز قوي على تعزيز الموثوقية وطول العمر تحت ظروف تشغيل مختلفة. لعب اعتماد تقنية InGaN على نطاق واسع دورًا أساسيًا في تحقيق مصابيح LED خضراء وزرقاء عالية السطوع، وهي ضرورية للشاشات الملونة الكاملة وإضاءة LED البيضاء (التي تُصنع غالبًا عن طريق دمج LED أزرق مع مادة فسفورية).