ورقة بيانات LED SMD 19-218/GHC-YR1S2M/3T - أخضر ساطع - 20 مللي أمبير - 3.2 فولت نموذجي - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة المواصفات التقنية لمصباح LED سطحي (SMD) يشع ضوءًا أخضر ساطعًا. تم تصميم المكون للتركيب عالي الكثافة على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs)، مما يوفر مزايا في التصغير وعمليات التجميع الآلي.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

يتم توريد LED على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرة قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا مع معدات اللصق والتركيب الآلي القياسية. وهو مناسب لكل من عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري. هذا النوع من LED هو أحادي اللون (لون واحد). المنتج متوافق مع اللوائح البيئية: فهو خالٍ من الرصاص، ويلتزم بتوجيه RoHS، ويتوافق مع لوائح الاتحاد الأوروبي REACH، ويستوفي متطلبات الخلو من الهالوجين (البروم <900 جزء في المليون، الكلور <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون).

تتيح عبوة SMD المدمجة فوائد تصميمية كبيرة مقارنة بمكونات الإطار الرصاصي التقليدية. وتشمل هذه تقليل مساحة اللوحة، وكثافة تعبئة أعلى للمكونات، وتقليل متطلبات التخزين، وإمكانية الحصول في النهاية على معدات منتج نهائي أصغر حجمًا. كما أن طبيعة العبوة خفيفة الوزن تجعلها مثالية للتطبيقات المصغرة والمحمولة.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا LED مناسب لمجموعة متنوعة من وظائف المؤشر والإضاءة الخلفية، بما في ذلك:

• إضاءة خلفية لوحة القيادة والمفاتيح في عناصر التحكم في السيارات أو الصناعية.
• مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في أجهزة الاتصالات مثل الهواتف وآلات الفاكس.
• إضاءة خلفية مسطحة للشاشات الكريستالية السائلة (LCDs)، والمفاتيح، والرموز.
• تطبيقات المؤشرات للأغراض العامة.

2. المواصفات التقنية

2.1 اختيار الجهاز والمادة

يتم بناء شريحة LED باستخدام مادة أشباه الموصلات من نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، والتي تنتج لونًا أخضر ساطعًا منبعثًا. راتنج التغليف شفاف تمامًا.

2.2 الحدود القصوى المطلقة

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

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت
• التيار الأمامي (I_F):25 مللي أمبير (مستمر)
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير (دورة عمل 1/10 @ 1 كيلو هرتز)
• تبديد الطاقة (P_d):110 ملي واط
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):150 فولت
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40°C إلى +85°C
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +90°C
• درجة حرارة اللحام (T_sol):
  • اللحام بإعادة التدفق: ذروة 260°C لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى.
  • اللحام اليدوي: 350°C لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى.

2.3 الخصائص الكهروضوئية

يتم تحديد هذه المعلمات عند درجة حرارة محيطة تبلغ 25°C وتمثل أداء التشغيل النموذجي.

• شدة الإضاءة (I_v):112 - 285 ملي كانديلا (مقاسة عند I_F= 20 مللي أمبير). التسامح هو ±11%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجية).
• الطول الموجي الذروي (λ_p):518 نانومتر (نموذجي).
• الطول الموجي السائد (λ_d):520 - 535 نانومتر. التسامح هو ±1 نانومتر.
• عرض نطاق الطيف الإشعاعي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي).
• الجهد الأمامي (V_F):2.75 - 3.95 فولت (عند I_F= 20 مللي أمبير). التسامح هو ±0.05 فولت.
• التيار العكسي (I_R):50 ميكرو أمبير كحد أقصى (عند V_R= 5 فولت).

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على المعلمات الرئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار مكونات تتطابق مع متطلبات التطبيق المحددة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED إلى أربع مجموعات (R1، R2، S1، S2) بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 20 مللي أمبير.

• R1:112 - 140 ملي كانديلا
• R2:140 - 180 ملي كانديلا
• S1:180 - 225 ملي كانديلا
• S2:225 - 285 ملي كانديلا

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تصنيف الطول الموجي السائد، الذي يرتبط باللون المدرك، إلى ثلاث مجموعات (X، Y، Z).

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

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي إلى أربع رموز (5، 6، 7، 8) ضمن المجموعة M. هذا مهم لتصميم دائرة تحديد التيار.

• 5:2.75 - 3.05 فولت
• 6:3.05 - 3.35 فولت
• 7:3.35 - 3.65 فولت
• 8:3.65 - 3.95 فولت

4. تحليل منحنى الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة. هذه المنحنيات حاسمة لتصميم دائرة قوية.

4.1 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

يظهر هذا المنحنى كيف ينخفض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. يجب على المصممين مراعاة هذا التخفيض الحراري، خاصة في البيئات عالية الحرارة أو تطبيقات الطاقة العالية، لضمان الحفاظ على سطوع كافٍ.

4.2 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يحدد هذا الرسم البياني أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع زيادة درجة الحرارة، ينخفض الحد الأقصى للتيار الآمن لمنع ارتفاع درجة الحرارة وضمان الموثوقية طويلة المدى. الحد الأقصى المطلق البالغ 25 مللي أمبير صالح فقط عند أو أقل من 25°C محيطة.

4.3 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يصور هذا المنحنى العلاقة غير الخطية بين تيار القيادة وإخراج الضوء. بينما يزيد التيار من السطوع، فإنه يزيد أيضًا من تبديد الطاقة ودرجة حرارة التقاطع، مما يؤثر على الكفاءة وعمر التشغيل.

4.4 توزيع الطيف

يظهر منحنى الإخراج الطيفي شدة الضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة، متمركزًا حول الطول الموجي الذروي البالغ حوالي 518 نانومتر. النطاق الضيق هو سمة لمصابيح LED الخضراء القائمة على InGaN.

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

يظهر هذا المنحنى الأساسي العلاقة الأسية بين الجهد والتيار في الصمام الثنائي. جهد "الركبة" هو المكان الذي يبدأ فيه التوصيل بشكل كبير. يشير الميل في منطقة التشغيل إلى المقاومة الديناميكية.

4.6 نمط الإشعاع

يوضح الرسم البياني القطبي التوزيع المكاني لشدة الضوء. تشير زاوية الرؤية البالغة 120 درجة إلى نمط انبعاث واسع يشبه لامبرتيان، مناسب للإضاءة المساحية ومؤشرات الرؤية الواسعة.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

تتضمن ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا لأبعاد عبوة LED. تشمل الأبعاد الحرجة طول الجسم، والعرض، والارتفاع، وموضع أطراف الكاثود/الأنود. جميع التسامحات غير المحددة هي ±0.1 مم.

5.2 تخطيط وسادة اللحام الموصى به

يتم توفير بصمة مقترحة للـ PCB لضمان لحام موثوق واستقرار ميكانيكي. أبعاد وسادة اللحام الموصى بها هي للرجوع إليها؛ يجب على المصممين تعديلها بناءً على عملية تصنيع PCB المحددة ومتطلباتها الحرارية.

6. معلومات الملصق والتعبئة

6.1 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة رموز للتتبع والتعريف:

• CPN:رقم منتج العميل.
• P/N:رقم منتج الشركة المصنعة (مثال: 19-218/GHC-YR1S2M/3T).
• QTY:كمية التعبئة.
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (مثال: R1، S2).
• HUE:إحداثيات اللونية ورتبة الطول الموجي السائد (مثال: X، Y، Z).
• REF:رتبة الجهد الأمامي (مثال: 5، 6، 7، 8).
• LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

6.2 أبعاد البكرة والشريط

يتم تحديد أبعاد الشريط الحامل والبكرة بقطر 7 بوصات. الكمية القياسية المحملة هي 3000 قطعة لكل بكرة.

6.3 التعبئة المقاومة للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في كيس حاجز للرطوبة (كيس ألومنيوم مقاوم للرطوبة) مع مجفف لامتصاص الرطوبة المحيطة. يشير ملصق على الكيس إلى مستوى حساسية الرطوبة (MSL) وتعليمات التعامل. هذه التعبئة حرجة للمكونات الحساسة للتلف الناجم عن الرطوبة أثناء لحام إعادة التدفق ("انفشار الذرة").

7. إرشادات اللحام والتجميع

7.1 احتياطات حرجة

حماية من التيار الزائد:مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. يجبيجباستخدام مقاومة محددة للتيار خارجية على التوالي. يمكن أن يتسبب تغيير صغير في الجهد الأمامي في تغيير كبير في التيار، مما قد يؤدي إلى فشل فوري (احتراق).

7.2 التخزين والتعامل

• لا تفتح الكيس المقاوم للرطوبة حتى تصبح المكونات جاهزة للاستخدام.
• قبل الفتح: قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية (RH).
• بعد الفتح: "عمر الأرضية" (الوقت الذي يمكن أن تتعرض فيه المكونات لهواء المصنع المحيط) هو سنة واحدة عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يجب إعادة إغلاق الأجزاء غير المستخدمة في عبوة مقاومة للرطوبة مع مجفف.
• إذا تغير لون مؤشر المجفف أو تم تجاوز وقت التخزين، يلزم معالجة بالخبز: 60 ±5°C لمدة 24 ساعة.

7.3 ظروف اللحام

ملف لحام إعادة التدفق (خالٍ من الرصاص):

• التسخين المسبق: 150-200°C لمدة 60-120 ثانية.
• الوقت فوق السائل (217°C): 60-150 ثانية.
• درجة الحرارة الذروية: 260°C كحد أقصى.
• الوقت ضمن 5°C من الذروة: 10 ثوانٍ كحد أقصى.
• معدل التسخين: 3°C/ثانية كحد أقصى (من التسخين المسبق إلى الذروة).
• معدل التبريد: 6°C/ثانية كحد أقصى.

يجب عدم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين. تجنب الإجهاد الميكانيكي على LED أثناء التسخين، ولا تشوه PCB بعد اللحام.

اللحام اليدوي:استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف <350°C لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ لكل طرف. يجب أن تكون قوة المكواة 25 واط أو أقل. اسمح بفاصل زمني لا يقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف. يحمل اللحام اليدوي مخاطر أعلى للتلف الحراري.

الإصلاح:لا يوصى بالإصلاح بعد اللحام. إذا كان لا مفر منه، استخدم مكواة لحام برأسين لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد ورفع المكون بالتساوي لتجنب إتلاف وسادات اللحام أو LED نفسه. تحقق من وظيفة الجهاز بعد أي إصلاح.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 تصميم الدائرة

استخدم دائمًا مقاومة على التوالي لتحديد التيار الأمامي. احسب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_Fمن المجموعة أو ورقة البيانات لضمان عدم تجاوز التيار للحدود في أسوأ الظروف. ضع في اعتبارك تصنيف قوة المقاومة (P = I_F²* R). لقيادة مصابيح LED متعددة، يفضل التكوين التسلسلي لمطابقة التيار، ولكنه يتطلب جهد إمداد أعلى. تتطلب التكوينات المتوازية مقاومات محددة للتيار لكل LED لمنع احتكار التيار.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن مكون SMD صغير، إلا أن إدارة الحرارة حيوية لطول العمر والأداء المستقر. تظهر منحنيات التخفيض بوضوح فقدان الأداء مع درجة الحرارة. تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على PCB (وسادات تخفيف حرارية) لتبديد الحرارة، خاصة عند التشغيل بالقرب من الحدود القصوى للتيار أو في درجات حرارة محيطة عالية. تجنب وضع مصابيح LED بالقرب من مكونات أخرى تولد الحرارة.

8.3 التكامل البصري

تجعل زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة هذا LED مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة. للحصول على ضوء أكثر توجيهًا، قد تكون العدسات الخارجية أو أدلة الضوء ضرورية. يوفر راتنج الماء الشفاف لونًا أساسيًا محايدًا للتطبيقات حيث قد يتم استخدام LED مع مرشحات ألوان أو موزعات ضوء.

9. المقارنة التقنية والتحديد

يقدم هذا LED الأخضر القائم على InGaN حلاً نموذجيًا في سوق LED المؤشر SMD. المميزات الرئيسية له هي امتثاله للمعايير البيئية الحديثة (خالٍ من الهالوجين، REACH) ومواصفته لعمليات إعادة التدفق الخالية من الرصاص. تقدم معلومات التصنيف المقدمة مستوى من اتساق اللون والسطوع مهم لمصفوفات أو شاشات LED متعددة. يجمع بين شدة إضاءة عالية نسبيًا (تصل إلى 285 ملي كانديلا عند 20 مللي أمبير) وبصمة SMD قياسية، مما يجعله خيارًا متعدد الاستخدامات لكل من مهام المؤشر والإضاءة الخلفية منخفضة المستوى. يجب على المصممين مقارنة تصنيف الجهد الأمامي ومجموعات شدة الإضاءة مع المتطلبات الخاصة بالتطبيق لمساحة الجهد واتساق السطوع.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما هو الغرض من رموز التصنيف؟

ج: يضمن التصنيف الاتساق الكهربائي والبصري. على سبيل المثال، استخدام مصابيح LED من نفس مجموعة V_Fيضمن سطوعًا موحدًا عند تشغيلها بمقاومة محددة للتيار مشتركة. استخدام مصابيح LED من نفس مجموعة الطول الموجي يضمن مطابقة الألوان.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بدون مقاومة محددة للتيار إذا كان جهد إمدادي بالضبط 3.2 فولت؟

ج: لا. الجهد الأمامي له نطاق (2.75V-3.95V). يمكن أن يتسبب إمداد 3.2 فولت في تيار مفرط في LED ذو V_Fمنخفض، مما يؤدي إلى الفشل. مقاومة على التوالي إلزامية دائمًا لمشغلات الجهد الثابت.

س: كيف أفسر تصنيف "التيار الأمامي الذروي" البالغ 100 مللي أمبير؟

ج: هذا تصنيف تيار نابض (دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز). لا ينبغي استخدامه للتشغيل المستمر. يجب ألا يتجاوز التيار المستمر المستمر 25 مللي أمبير.

س: لماذا تعتبر التعبئة الحساسة للرطوبة مهمة؟

ج: يمكن أن تتبخر الرطوبة الممتصة في العبوة البلاستيكية بسرعة أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، مما يتسبب في انفصال داخلي، أو تشقق، أو "انفشار ذرة"، مما يدمر المكون.

11. مثال حالة استخدام التصميم

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة بـ 10 مصابيح LED خضراء ساطعة بشكل موحد.

1. إعداد التيار:اختر تيار تشغيل. لتحقيق توازن بين السطوع وطول العمر، اختر I_F= 20 مللي أمبير.
2. اختيار مجموعة الجهد:لضمان سطوع موحد بقيمة مقاومة محددة للتيار واحدة، حدد مصابيح LED من نفس مجموعة الجهد الأمامي (مثال: المجموعة 6: 3.05-3.35V). استخدم أقصى V_Fمن تلك المجموعة (3.35V) لحساب المقاومة في أسوأ الحالات.
3. اختيار مجموعة السطوع:حدد مجموعة شدة الإضاءة المطلوبة (مثال: S1: 180-225 ملي كانديلا) لضمان مستوى سطوع أدنى.
4. تصميم الدائرة:مع إمداد 5 فولت (V_supply)، احسب المقاومة التسلسلية: R = (5V - 3.35V) / 0.020A = 82.5Ω. استخدم القيمة القياسية الأقرب، 82Ω. قوة المقاومة: P = (0.020A)²* 82Ω = 0.0328W. مقاومة قياسية 1/10W (0.1W) كافية.
5. التخطيط:ضع مصابيح LED على PCB باستخدام تخطيط وسادة اللحام الموصى به. قم بتوصيل جميع مصابيح LED على التوازي، كل منها بمقاومة تسلسلية خاصة به 82Ω لمنع عدم توازن التيار.
6. التجميع:اتبع إرشادات ملف إعادة التدفق. قم بتخزين البكرات المفتوحة في خزانة جافة إذا لم يتم استخدامها على الفور.

12. مبدأ التشغيل

هذا LED هو جهاز فوتوني شبه موصل. جوهره هو شريحة مصنوعة من مواد InGaN (نيترايد الغاليوم الإنديوم)، مشكلة تقاطع p-n. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة التقاطع، يتم حقن الإلكترونات والثقوب عبر التقاطع. عندما تتحد حاملات الشحن هذه، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، أخضر ساطع (~518-535 نانومتر). يغلف راتنج الإيبوكسي الشفاف تمامًا الشريحة، ويوفر الحماية الميكانيكية، ويشكل نمط الإشعاع، ويعمل كوسط انكساري.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتم دفع تطوير مصابيح LED SMD مثل هذا من خلال اتجاهات في تصغير الإلكترونيات، والأتمتة، وكفاءة الطاقة. هناك دفع مستمر لتحقيق كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل واط كهربائي)، مما يحسن كفاءة النظام ويقلل الحمل الحراري. تعمل التطورات في تكنولوجيا الفوسفور وتصميم الشرائح على توسيع نطاق الألوان وقدرات تجسيد الألوان لمصابيح LED. علاوة على ذلك، يعد التكامل اتجاهًا رئيسيًا، مع عبوات متعددة الشرائح (RGB، أبيض) وحتى دوائر IC التشغيلية التي يتم دمجها في وحدات واحدة. يستمر التركيز على الامتثال البيئي (الخلو من الهالوجين، REACH) وعمليات التصنيع عالية الموثوقية للتطبيقات السياراتية والصناعية في تشكيل مواصفات المكونات ومتطلبات الاختبار.