ورقة بيانات LED SMD 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C - عبوة 2.0x1.25x0.8 مم - جهد 2.7-3.4 فولت - قدرة 40 ميغاواط - أبيض نقي - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C مصباح LED صغيرًا جدًا للتركيب السطحي، مُصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب إضاءة موثوقة ومنخفضة الارتفاع. يمثل هذا المكون تقدمًا كبيرًا مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح تصغيرًا وتحسينًا كبيرًا في الكفاءة في تصميم المنتج النهائي.

1.1 المزايا الأساسية وتحديد موقع المنتج

الميزة الأساسية لهذا الـ LED هي بصمته الصغيرة للغاية. تسمح أبعاد العبوة بكثافة تعبئة أعلى على لوحات الدوائر المطبوعة، مما يساهم مباشرة في تقليل حجم اللوحة، وبالتالي تصغير المعدات النهائية. طبيعته الخفيفة الوزن تجعله مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات المحمولة والمصغرة حيث يكون الوزن والمساحة قيودًا حرجة. يتم وضع المنتج كحل متعدد الاستخدامات للإشارة والإضاءة الخلفية للأغراض العامة، ومتوافق مع معايير السلامة والبيئة الرئيسية بما في ذلك متطلبات RoHS وREACH والخالي من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون).

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

تم هندسة هذا الـ LED لمجموعة واسعة من التطبيقات عبر قطاعات الإلكترونيات الاستهلاكية والسيارات والاتصالات. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية: الإضاءة الخلفية لمجموعات العدادات والمفاتيح والرموز؛ وظائف المؤشر والإضاءة الخلفية في أجهزة الاتصالات مثل الهواتف وأجهزة الفاكس؛ والإضاءة الخلفية المسطحة العامة لألواح LCD. تجعله توافقيه مع معدات التركيب الآلي وعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء/الطور البخاري القياسية مثاليًا للتصنيع بكميات كبيرة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

إن الفهم الشامل للمعايير الكهربائية والبصرية أمر ضروري لتصميم دائرة موثوقة وضمان الأداء طويل الأمد.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيارًا فوريًا للوصلة.
• التيار الأمامي (I_F):10 مللي أمبير (مستمر).
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):100 مللي أمبير (دورة عمل 1/10 @ 1 كيلو هرتز). هذا يسمح بنبضات قصيرة من تيار أعلى، مفيدة للتعددية أو تحقيق سطوع لحظي أعلى.
• تبديد الطاقة (P_d):40 ميغاواط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة دون تجاوز حدودها الحرارية.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):نموذج جسم الإنسان (HBM) 150 فولت. يشير هذا إلى حساسية معتدلة للـ ESD، مما يستلزم إجراءات معالجة مناسبة في بيئة محمية من الكهرباء الساكنة.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40°م إلى +85°م. هذا النطاق الواسع يناسب البيئات الصناعية والسيارات.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40°م إلى +90°م.

2.2 الخصائص الكهروضوئية (T_a= 25°م)

يتم قياس هذه المعايير تحت ظروف الاختبار القياسية وتحدد أداء الجهاز.

• شدة الإضاءة (I_v):45.0 مللي كانديلا (الحد الأدنى)، 112.0 مللي كانديلا (الحد الأقصى) عند I_F= 5 مللي أمبير. لم يتم تحديد القيمة النموذجية، مما يشير إلى أن الأداء يُدار من خلال نظام التصنيف.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):110 درجة (نموذجي). هذه الزاوية الواسعة للرؤية هي سمة للعبوة الراتنجية الصفراء المنتشرة، مما يوفر توزيعًا واسعًا وموحدًا للضوء.
• الجهد الأمامي (V_F):2.70 فولت (الحد الأدنى)، 3.40 فولت (الحد الأقصى) عند I_F= 5 مللي أمبير. يضمن التسامح الضيق ±0.05 فولت لكل تصنيف انخفاض جهد ثابت عبر دفعات الإنتاج.
• التيار العكسي (I_R):50 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R= 5 فولت. هذا المعيار لأغراض الاختبار فقط؛ لا يُقصد تشغيل الجهاز في انحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف

يتم تصنيف المنتج إلى مجموعات بناءً على معايير الأداء الرئيسية لضمان الاتساق للمستخدم النهائي. هذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED ذات خصائص مجمعة بإحكام لمظهر موحد في مصفوفة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم فرز مصابيح LED إلى أربع مجموعات (P1، P2، Q1، Q2) بناءً على شدة الإضاءة المقاسة عند 5 مللي أمبير. تتراوح المجموعات من حد أدنى 45.0 مللي كانديلا (P1) إلى حد أقصى 112.0 مللي كانديلا (Q2). يتم تطبيق تسامح ±11% داخل كل مجموعة. يعد الاختيار من مجموعة شدة واحدة أمرًا بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا موحدًا.

3.2 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي إلى سبع فئات (رموز التصنيف من 34 إلى 40)، يمتد كل منها 0.1 فولت، من 2.70-2.80 فولت (الرمز 34) إلى 3.30-3.40 فولت (الرمز 40). يضمن التسامح ±0.05 فولت لكل تصنيف سحب تيار يمكن التنبؤ به عند تشغيل مصابيح LED على التوازي مع مقاومة تحديد تيار مشتركة.

3.3 تصنيف إحداثيات اللونية

يتم تعريف الضوء الأبيض النقي بواسطة إحداثيات اللونية على مخطط CIE 1931. تحدد ورقة البيانات أربع مجموعات (1-4)، يتم تعريف كل منها بواسطة شكل رباعي من أزواج الإحداثيات (x، y). التسامح لهذه الإحداثيات هو ±0.01. يضمن هذا التصنيف اتساق اللون، وهو أمر حيوي لتطبيقات الإضاءة الخلفية والمؤشرات حيث يكون مطابقة الألوان مهمًا.

4. معلومات الميكانيكية والعبوة

4.1 أبعاد العبوة

يتوافق الـ LED مع عبوة SMD قياسية بأبعاد تقريبية 2.0 مم في الطول، و1.25 مم في العرض، و0.8 مم في الارتفاع (تسامح ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك). يوضح رسم العبوة بوضوح علامة الكاثود، وهو أمر ضروري للتوجيه الصحيح لـ PCB. يتم توفير نمط اللحام الموصى به (البصمة) لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي.

4.2 تحديد القطبية

القطبية الصحيحة أمر بالغ الأهمية. تتميز العبوة بعلامة كاثود مميزة. تتضمن ورقة البيانات مخططًا تفصيليًا يوضح هذا التعريف. تركيب الـ LED بقطبية عكسية سيمنعه من الإضاءة، وتطبيق أقصى جهد عكسي مطلق وهو 5 فولت قد يتلف الجهاز.

5. إرشادات اللحام والتجميع

الالتزام بهذه الإرشادات إلزامي لمنع التلف الحراري أو الميكانيكي أثناء عملية التجميع.

5.1 منحنى لحام إعادة التدفق

المكون متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق الخالية من الرصاص. منحنى درجة الحرارة المحدد أمر بالغ الأهمية:

• التسخين المسبق:من 150-200°م لمدة 60-120 ثانية.
• الوقت فوق السائل (217°م):من 60-150 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى:260°م كحد أقصى، لا يتم الاحتفاظ بها لأكثر من 10 ثوانٍ.
• معدل التسخين:6°م/ثانية كحد أقصى.
• الوقت فوق 255°م:30 ثانية كحد أقصى.
• معدل التبريد:3°م/ثانية كحد أقصى.

يجب ألا يتم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين على نفس المكون.

5.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد. يجب أن تكون درجة حرارة طرف مكواة اللحام أقل من 350°م، ويجب ألا يتجاوز وقت التلامس لكل طرف 3 ثوانٍ. يوصى باستخدام مكواة ذات سعة منخفضة (≤25 واط). يجب مراعاة فاصل زمني لا يقل عن 2 ثانية بين لحام كل طرف للسماح بالتبريد.

5.3 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس حاجزة مقاومة للرطوبة مع مجفف.

• قبل الفتح:قم بالتخزين عند ≤30°م و ≤90% رطوبة نسبية.
• بعد الفتح (العمر الافتراضي للاستخدام):168 ساعة (7 أيام) عند ≤30°م و ≤60% رطوبة نسبية.
• التجفيف بالفرن:إذا تم تجاوز العمر الافتراضي للاستخدام أو أشار المجفف إلى دخول الرطوبة، قم بالتجفيف بالفرن عند 60 ±5°م لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

لا تفتح الكيس المقاوم للرطوبة حتى تكون المكونات جاهزة للتجميع.

6. معلومات التعبئة والطلب

6.1 التعبئة القياسية

يتم توريد مصابيح LED في شريط ناقل بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصات. تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. يتم تحديد أبعاد الشريط الناقل والبكرة في ورقة البيانات لتسهيل المعالجة الآلية وإعداد آلات التركيب والوضع.

6.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حرجة للتتبع والتحقق:

• CPN:رقم منتج العميل.
• P/N:رقم منتج الشركة المصنعة (مثال: 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C).
• QTY:كمية التعبئة.
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (رمز التصنيف: P1، P2، Q1، Q2).
• HUE:إحداثيات اللونية ورتبة الطول الموجي السائد (رمز التصنيف: 1، 2، 3، 4).
• REF:رتبة الجهد الأمامي (رمز التصنيف: من 34 إلى 40).
• LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

7. اعتبارات تصميم التطبيق

7.1 تحديد التيار إلزامي

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار.مقاومة تحديد تيار خارجية مطلوبة تمامًا.الجهد الأمامي له معامل درجة حرارة سالب وانتشار في التصنيع (كما يظهر في التصنيف). يمكن أن يؤدي زيادة طفيفة في جهد التغذية أو انخفاض في V_Fبسبب درجة الحرارة إلى زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار الأمامي إذا لم يتم استخدام مقاومة على التوالي. يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F، حيث I_Fهو تيار التشغيل المطلوب (مثال: 5 مللي أمبير).

7.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (40 ميغاواط كحد أقصى)، إلا أن التصميم الحراري المناسب على PCB لا يزال مهمًا لطول العمر، خاصة في التطبيقات ذات درجة الحرارة المحيطة العالية. تأكد من أن وسادة النحاس على PCB المتصلة بالمسار الحراري لـ LED (غالبًا الكاثود) ذات حجم كافٍ لتعمل كمشتت حراري ومتصلة بمسطحات نحاسية أكبر إذا أمكن.

7.3 الحماية من الكهرباء الساكنة

\p

مع تصنيف ESD يبلغ 150 فولت (HBM)، تكون هذه الأجهزة حساسة. نفذ إجراءات التحكم في ESD طوال المعالجة والتخزين والتجميع. وهذا يشمل استخدام محطات عمل مؤرضة وأسوار معصم وحاويات موصلة.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED الأكبر حجمًا ذات الثقب المار، يقدم 12-21C تقليلًا كبيرًا في الحجم والوزن، مما يتيح تصاميم مصغرة حديثة. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 110 درجة، التي توفرها الراتنجات الصفراء المنتشرة، توفر انبعاث ضوء أكثر تجانسًا مقارنة بعبوات الراتنج الشفاف ذات الحزم الضيقة، مما يجعله متفوقًا للإضاءة المساحية والإضاءة الخلفية. نظام التصنيف الشامل للشدة والجهد واللون يوفر مستوى من الاتساق الذي هو ضروري للتطبيقات المهنية حيث يكون التجانس البصري أمرًا بالغ الأهمية، مما يميزه عن مصابيح LED السلعية غير المصنفة أو المصنفة بشكل فضفاض.

9. الأسئلة الشائعة

9.1 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بدون مقاومة تحديد تيار؟

No.يتم التحذير من هذا صراحة في قسم "احتياطات الاستخدام". الـ LED حساس للغاية لتغيرات الجهد. تشغيله مباشرة من مصدر جهد، حتى لو كان منظمًا، من المرجح جدًا أن يسبب فشلاً فوريًا بسبب التيار الزائد.

9.2 ما الفرق بين التصنيفات P1، Q2، إلخ؟

هذه هي مجموعات تصنيف شدة الإضاءة. يمثل P1 مجموعة السطوع الأدنى (45.0-57.0 مللي كانديلا)، ويمثل Q2 الأعلى (90.0-112.0 مللي كانديلا) عند الاختبار بتيار 5 مللي أمبير. لمظهر متسق في مصفوفة، يجب أن تكون جميع مصابيح LED من نفس مجموعة شدة الإضاءة.

9.3 كم مرة يمكنني إعادة لحام هذا المكون بتقنية إعادة التدفق؟

تحدد ورقة البيانات أنه لا ينبغي إجراء لحام إعادة التدفق أكثر منمرتين. تتعرض كل دورة إعادة تدفق المكون لإجهاد حراري، وقد يؤدي تجاوز دورتين إلى إضعاف روابط الأسلاك الداخلية أو الراتنج الإيبوكسي.

9.4 الكيس مفتوح لمدة أسبوع. هل لا يزال بإمكاني استخدام مصابيح LED؟

ربما، لكنها تتطلب التجفيف بالفرن أولاً. العمر الافتراضي للاستخدام بعد الفتح هو 168 ساعة (7 أيام) تحت الظروف المحددة. إذا تم تجاوز هذا الوقت، يجب عليك إجراء عملية التجفيف بالفرن (60 ±5°م لمدة 24 ساعة) لطرد الرطوبة الممتصة ومنع "انتفاخ" أو تقشر أثناء اللحام اللاحق.

10. حالة عملية للتصميم والاستخدام

سيناريو: تصميم لوحة مفاتيح غشائية مضاءة خلفيًا.يحتاج المصمم إلى 20 مصباح LED أبيض للإضاءة الخلفية المتساوية للرموز. سيقوم بما يلي:

1. اختيار التصنيف:اختيار جميع مصابيح LED من نفس مجموعة شدة الإضاءة (مثال: Q1) ومجموعة اللونية (مثال: 2) لضمان سطوع ولون موحدين.
2. حساب المقاومة:باستخدام مصدر جهد 5 فولت و V_Fاسمي 3.0 فولت (من التصنيف 36)، استهدف I_F= 5 مللي أمبير. R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400Ω. ستكون مقاومة قياسية 390Ω أو 430Ω مناسبة.
3. تخطيط PCB:استخدم نمط اللحام الموصى به من ورقة البيانات. قم بتوصيل وسادة الكاثود بمسطح نحاسي أكبر قليلاً ليكون بمثابة مشتت حراري بسيط.
4. التجميع:احتفظ بالمكونات في كيس مغلق حتى يصبح كل شيء جاهزًا. استخدم منحنى إعادة التدفق الخالي من الرصاص المحدد. تجنب اللحام اليدوي إذا أمكن.
5. الاختبار:تحقق من الجهد الأمامي وإخراج الضوء لعينة من الدفعة للتأكد من أنها تتماشى مع التصنيف المختار.

تضمن هذه العملية نتيجة موثوقة وعالية الجودة.

11. مبدأ التشغيل

يعتمد LED 12-21C على شريحة أشباه موصلات من InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد). عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد الوصلة للدايود (V_F)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات. إعادة اتحادها تطلق الطاقة في شكل فوتونات، وهي عملية تسمى الانبعاث الكهروضوئي. يحدد التركيب المحدد لطبقات InGaN الطول الموجي للضوء المنبعث، منتجًا طيف "الأبيض النقي" المحدد. يعمل الراتنج الأصفر المنتشر المغلف على حماية الشريحة، وتشكيل إخراج الضوء إلى زاوية رؤية واسعة، وقد يحتوي على مواد فسفورية (على الرغم من عدم ذكر ذلك صراحةً لهذا النوع "الأبيض النقي"، إلا أنه شائع أن تستخدم مصابيح LED البيضاء شريحة زرقاء مع مادة فسفورية صفراء).

12. اتجاهات الصناعة والسياق

يمثل 12-21C اتجاهات رئيسية في تكنولوجيا LED: التصغير المستمر، وزيادة الكفاءة (شدة إضاءة أعلى من عبوة صغيرة)، وتعزيز قابلية التصنيع عبر تغليف SMD والتوريد بالشريط والبكرة. يركز الاهتمام على الامتثال البيئي (RoHS، الخالي من الهالوجين) يعكس متطلبات أوسع للصناعة واللوائح. يسلط نظام التصنيف التفصيلي الضوء على حاجة السوق لأداء يمكن التنبؤ به ومتسق في الإلكترونيات المنتجة بكميات كبيرة. من المرجح أن يركز التطور المستقبلي في هذه الفئة من المنتجات على زيادة الفعالية الضوئية بشكل أكبر (مزيد من الضوء لكل مللي أمبير)، وتحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI) لمصابيح LED البيضاء، وربما دمج دوائر التشغيل أو رقائق متعددة في عبوات بحجم مماثل لحلول إضاءة أكثر ذكاءً ووظيفية.