ورقة بيانات LED SMD 22-21/GHC-YR1S2/2C - أخضر لامع - 2.2x2.1 مم - 3.3 فولت - 20 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 22-21/GHC-YR1S2/2C مصباح LED من نوع الأجهزة السطحية (SMD) مُصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة والمدمجة. تم بناء هذا المصباح LED الأخضر اللامع باستخدام تقنية شريحة InGaN وهو مُغلف براتنج صافٍ تمامًا. تكمن ميزته الأساسية في بصمته الصغيرة للغاية، مما يتيح تقليصًا كبيرًا في حجم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، ويسمح بكثافة أعلى للمكونات، ويساهم في التصغير العام لمعدات المستخدم النهائي. كما أن طبيعة العبوة خفيفة الوزن تجعلها مثالية للتطبيقات المحمولة والمقيدة بالمساحة.

المنتج متوافق بالكامل مع المعايير البيئية والتصنيعية المعاصرة. فهو خالٍ من الرصاص، ويلتزم بتوجيه RoHS، ويتوافق مع لوائح الاتحاد الأوروبي REACH، ويستوفي متطلبات الخلو من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). يتم توريده على شريط قياسي بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي "اختيار ووضع"، ومناسبًا لكل من عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري.

2. المواصفات الفنية

2.1 المواصفات القصوى المطلقة

تحدد المواصفات التالية الحدود التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف أو عندها ويجب تجنبها لضمان أداء موثوق.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت
• تيار الأمام المستمر (I_F):25 مللي أمبير
• تيار الأمام الذروي (I_FP):100 مللي أمبير (دورة عمل 1/10 @ 1 كيلو هرتز)
• تبديد الطاقة (P_d):95 ملي واط
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):150 فولت
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg):-40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية
• درجة حرارة اللحام (T_sol):إعادة التدفق: 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى؛ اللحام اليدوي: 350 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25 درجة مئوية وتيار أمامي قياسي (I_F) يبلغ 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. وهي تحدد الأداء النموذجي للمصباح LED.

• شدة الإضاءة (I_v):الحد الأدنى 112 مللي كانديلا، القيمة النموذجية غير محددة، الحد الأقصى 285 مللي كانديلا. التسامح: ±11%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة (نموذجي).
• الطول الموجي الذروي (λ_p):518 نانومتر (نموذجي).
• الطول الموجي السائد (λ_d):الحد الأدنى 520 نانومتر، الحد الأقصى 535 نانومتر. التسامح: ±1 نانومتر.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):35 نانومتر (نموذجي).
• الجهد الأمامي (V_F):الحد الأدنى 2.7 فولت، النموذجي 3.3 فولت، الحد الأقصى 3.7 فولت عند I_F=20 مللي أمبير.
• التيار العكسي (I_R):الحد الأقصى 50 ميكرو أمبير عند V_R=5 فولت.

3. نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على شدة الإضاءة والطول الموجي السائد.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED إلى أربع رتب شدة (R1, R2, S1, S2) مقاسة عند I_F= 20 مللي أمبير.

• R1:112 مللي كانديلا إلى 140 مللي كانديلا
• R2:140 مللي كانديلا إلى 180 مللي كانديلا
• S1:180 مللي كانديلا إلى 225 مللي كانديلا
• S2:225 مللي كانديلا إلى 285 مللي كانديلا

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تصنيف مصابيح LED إلى ثلاث رتب طول موجي (X, Y, Z) مقاسة عند I_F= 20 مللي أمبير.

• X:520 نانومتر إلى 525 نانومتر
• Y:525 نانومتر إلى 530 نانومتر
• Z:530 نانومتر إلى 535 نانومتر

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة ضرورية لتصميم الدوائر وإدارة الحرارة. توضح هذه الرسوم البيانية العلاقة بين المعلمات الرئيسية تحت ظروف متغيرة.

• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يُظهر هذا المنحنى كيف ينخفض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يجب على المصممين مراعاة هذا التخفيض في التصنيف في البيئات عالية الحرارة.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمام:يوضح هذا الرسم البياني العلاقة غير الخطية بين تيار القيادة والناتج الضوئي. يؤدي التشغيل فوق التيار الموصى به إلى انخفاض الكفاءة وتسريع الشيخوخة.
• الجهد الأمامي مقابل تيار الأمام:منحنى IV ضروري لاختيار المقاوم المحدد للتيار المناسب. يُعد الجهد الأمامي النموذجي V_Fالبالغ 3.3 فولت عند 20 مللي أمبير معلمة تصميم رئيسية.
• تيار الأمام مقابل درجة الحرارة المحيطة:يشير منحنى التخفيض هذا إلى أقصى تيار أمامي مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة للبقاء ضمن حدود تبديد الطاقة.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد مخطط العبوة

يتميز مصباح LED SMD 22-21 بغلاف مستطيل مدمج. الأبعاد الاسمية هي 2.2 مم طولاً و 2.1 مم عرضاً، بارتفاع نموذجي يتراوح حول 1.0-1.2 مم (يجب التحقق من الارتفاع الدقيق من الرسم الأبعادي). تتميز العبوة بقطبين أنود/كاثود في الأسفل. جميع التسامحات غير المحددة هي ±0.1 مم. يتم توفير تخطيط وسادة مقترح لتصميم PCB، ولكن يُنصح المهندسون بتعديله بناءً على عملية التجميع المحددة ومتطلبات الحرارة الخاصة بهم.

5.2 تحديد القطبية

يتم عادةً تمييز الكاثود، غالبًا بنقطة خضراء، أو شق في العبوة، أو زاوية مشطوفة. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لمنع تلف الانحياز العكسي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يوصى بملف تعريف إعادة تدفق خالٍ من الرصاص:

• التسخين المسبق:150–200 درجة مئوية لمدة 60–120 ثانية.
• الوقت فوق السائل (217 درجة مئوية):60–150 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى:260 درجة مئوية كحد أقصى، يتم الاحتفاظ بها لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.
• معدل التسخين:6 درجات مئوية/ثانية كحد أقصى.
• الوقت فوق 255 درجة مئوية:30 ثانية كحد أقصى.
• معدل التبريد:3 درجات مئوية/ثانية كحد أقصى.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد. يجب أن تكون درجة حرارة طرف مكواة اللحام أقل من 350 درجة مئوية، ولا يجب أن تتجاوز مدة التلامس مع كل طرف 3 ثوانٍ. استخدم مكواة منخفضة الطاقة (≤25 واط) واترك فترة تبريد لا تقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف. تجنب تطبيق إجهاد ميكانيكي على جسم مصباح LED أثناء التسخين.

6.3 التخزين والتعامل

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

• قبل الفتح:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية (RH).
• بعد الفتح (عمر الأرضية):سنة واحدة عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. يجب إعادة إغلاق الأجزاء غير المستخدمة في الكيس المقاوم للرطوبة.
• التجفيف:إذا تغير لون مؤشر المجفف أو تم تجاوز وقت التخزين، قم بالتجفيف عند 60 ±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المنتج على شريط حامل بارز بعرض 8 مم، ملفوف على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. يتم توفير أبعاد البكرة والشريط الحامل بالتفصيل لضمان التوافق مع مغذيات التشغيل الآلي.

7.2 معلومات الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حرجة للتتبع والتطبيق الصحيح:

• CPN:رقم منتج العميل
• P/N:رقم منتج الشركة المصنعة (مثال: 22-21/GHC-YR1S2/2C)
• QTY:كمية التعبئة
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (مثال: S2)
• HUE:رتبة اللونية/الطول الموجي السائد (مثال: Y)
• REF:رتبة الجهد الأمامي
• LOT No:رقم دفعة التصنيع

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 التطبيقات النموذجية

هذا المصباح LED مناسب لمجموعة واسعة من وظائف الإشارة والإنارة الخلفية منخفضة الطاقة:

• الاتصالات:مؤشرات الحالة وإنارة لوحة المفاتيح في الهواتف وآلات الفاكس.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:إنارة خلفية مسطحة للشاشات البلورية السائلة الصغيرة، وإنارة الخلفية للمفاتيح والرموز على لوحات التحكم.
• الإشارة للأغراض العامة:حالة الطاقة، إشارة الوضع، والتغذية المرئية الأخرى في الأجهزة الإلكترونية المختلفة.

8.2 اعتبارات تصميم حرجة

تحديد التيار إلزامي:يجب دائمًا استخدام مقاوم محدد للتيار خارجي على التوالي مع مصباح LED. يتمتع الجهد الأمامي بمعامل درجة حرارة سالب ونطاق تسامح ضيق. يمكن أن يتسبب زيادة طفيفة في جهد التغذية في زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في تيار الأمام إذا لم يتم تحديده بشكل صحيح. يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F. استخدم دائمًا أقصى قيمة V_Fمن ورقة البيانات لتصميم متحفظ.

إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مساحة كافية من النحاس على PCB حول وسائد مصباح LED يساعد على تبديد الحرارة، والحفاظ على الناتج الضوئي والعمر الطويل، خاصة في ظروف درجة الحرارة المحيطة العالية.

حماية ESD:على الرغم من تصنيفه لـ 150 فولت HBM، يجب اتباع احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع والتعامل.

8.3 قيود التطبيق

تم تصميم هذا المكون للتطبيقات التجارية والصناعية العامة. لم يتم تأهيله أو ضمانه خصيصًا للاستخدام في أنظمة عالية الموثوقية أو حرجة السلامة مثل معدات الجيش/الفضاء، أنظمة سلامة السيارات (مثال: الوسائد الهوائية، الفرامل)، أو معدات دعم الحياة الطبية. لمثل هذه التطبيقات، يجب الحصول على مكونات ذات مؤهلات وبيانات موثوقية مناسبة.

9. المقارنة الفنية والتحديد

تمثل عبوة 22-21 توازنًا بين التصغير وسهولة التعامل. مقارنة بمصابيح LED ذات الأطراف الأكبر (مثل 3 مم أو 5 مم)، فإنها توفر بصمة أصغر بكثير وهي مناسبة للتجميع الآلي. مقارنة بالعبوات الأصغر على مستوى الشريحة (CSP)، فإنها توفر خصائص تعامل أفضل لعمليات SMT القياسية وغالبًا ما يكون لها زاوية رؤية أكثر تحديدًا بسبب عدستها المصبوبة. يوفر اللون الأخضر اللامع، المحقق بتقنية InGaN، كفاءة إضاءة أعلى وتشبع لوني أفضل مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaP، مما يجعله مثاليًا لتطبيقات المؤشرات الحية.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي الذروي (λ_p) هو الطول الموجي الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد. الطول الموجي السائد (λ_d) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون الملاحظ لمصباح LED. λ_dأكثر صلة بتحديد اللون.

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED بدون مقاوم إذا كان مصدر الطاقة الخاص بي 3.3 فولت بالضبط؟

ج: لا. هذا خطير للغاية. يختلف الجهد الأمامي من وحدة إلى أخرى (2.7 فولت إلى 3.7 فولت) وينخفض مع درجة الحرارة. يمكن لمصدر 3.3 فولت أن يزيد من تيار تشغيل مصباح LED ذو V_Fمنخفض بسهولة، مما يؤدي إلى فشل سريع. استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي.

س: كيف أفسر رموز التصنيف (مثال: S2/Y) عند الطلب؟

ج: يحدد رمز التصنيف درجة الأداء. \"S2/Y\" تعني أن مصباح LED من أعلى مجموعة شدة إضاءة (225-285 مللي كانديلا) ومجموعة الطول الموجي السائد الوسطى (525-530 نانومتر). يسمح تحديد التصنيفات باتساق أكبر في مظهر منتجك.

س: هل التنظيف بعد اللحام مطلوب؟

ج: الراتنج الصافي المقاوم للماء مقاوم عمومًا للمذيبات التنظيفية الشائعة، ولكن يجب التحقق من التوافق. تجنب التنظيف بالموجات فوق الصوتية لأنه قد يتلف روابط الأسلاك الداخلية.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم مؤشر حالة لجهاز محمول

يقوم مصمم بإنشاء مكبر صوت بلوتوث مدمج. هناك حاجة إلى مؤشر تشغيل ساطع وموثوق. تم اختيار مصباح LED 22-21 الأخضر اللامع لحجمه الصغير ووضوحه العالي.

خطوات التصميم:

1. يستخدم الجهاز خط طاقة USB 5 فولت.

2. تم ضبط تيار الأمام المستهدف (I_F) عند 15 مللي أمبير لتحقيق توازن بين السطوع واستهلاك الطاقة.

3. باستخدام أقصى V_Fقيمة 3.7 فولت لتصميم متحفظ: R = (5V - 3.7V) / 0.015A = 86.7 Ω. تم اختيار القيمة القياسية الأقرب وهي 91 Ω.

4. الطاقة في المقاوم: P = I²R = (0.015)²* 91 = 0.0205 واط. مقاوم قياسي 1/10 واط أو 1/8 واط كافٍ.

5. يتضمن تخطيط PCB وسائد تخفيف حرارة معتدلة متصلة بمستوى أرضي صغير لتبديد الحرارة.

6. تحدد قائمة المواد (BOM) مصباح LED برمز التصنيف \"S1/Y\" لضمان لون أخضر لامع متسق عبر جميع وحدات الإنتاج.

يضمن هذا النهج مؤشرًا قويًا وطويل الأمد يلبي المتطلبات الجمالية والوظيفية للمنتج.

12. مبدأ التشغيل

هذا المصباح LED هو جهاز فوتوني شبه موصل. يعتمد على شريحة نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد الوصلة للديود، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من طبقات أشباه الموصلات من النوع n والنوع p، على التوالي. تندمج حاملات الشحن هذه، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، أخضر لامع حول 518-535 نانومتر. يحمي الراتنج الإيبوكسي الصافي الشريحة، ويعمل كعدسة لتشكيل الناتج الضوئي إلى زاوية رؤية 130 درجة، وقد يحتوي على فوسفور أو مواد تشتيت (على الرغم من أنه من النوع أحادي اللون، فمن المحتمل أن يكون صافياً).

13. اتجاهات التكنولوجيا

تعد عبوة 22-21 جزءًا من اتجاه صناعي طويل الأمد نحو التصغير، وزيادة الكفاءة، وتحسين قابلية التصنيع في الإلكترونيات الضوئية. يمثل استخدام مواد InGaN لمصابيح LED الخضراء تقدمًا كبيرًا مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم، حيث يوفر كفاءة أعلى واستقرار لوني أفضل. قد تركز التطورات المستقبلية في هذه الفئة من الأجهزة على زيادة الفعالية الضوئية (لومن لكل واط) بشكل أكبر، وتحسين تجسيد الألوان للتطبيقات ذات الطيف الأوسع، وتعزيز الموثوقية تحت ظروف درجة الحرارة والرطوبة الأعلى. سيستمر السعي نحو المواد الخالية من الهالوجين والصديقة للبيئة كتأثير تنظيمي وسوقي قوي. كما أن التكامل مع مشغلات ذكية للتعتيم والتحكم في اللون هو مجال متنامٍ أيضًا، على الرغم من تنفيذه عادةً على مستوى النظام وليس داخل عبوة LED المنفصلة نفسها.