ورقة بيانات LED SMD 17-215/S2C-AQ1R2B/3T - برتقالي لامع - 2.0x1.25x0.8mm - 2.35 فولت كحد أقصى - 60 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لثنائي باعث الضوء (LED) من نوع جهاز التثبيت السطحي (SMD) ذو الرمز 17-215/S2C-AQ1R2B/3T. هذا المكون من النوع أحادي اللون، ويبعث ضوءًا برتقاليًا لامعًا، وهو مصنوع باستخدام مادة أشباه الموصلات من نوع ألومنيوم جاليوم إنديوم فوسفيد (AlGaInP) مغلفة براتنج صافٍ. تكمن الميزة التصميمية الأساسية له في شكله المدمج، مما يتيح تقليصًا كبيرًا في حجم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، ويسمح بكثافة أعلى للمكونات، ويقلل من مساحة التخزين المطلوبة، ويساهم في النهاية في تطوير معدات نهائية أصغر حجمًا للمستخدم. كما أن خفة وزن العبوة تجعله خيارًا مثاليًا للتطبيقات المصغرة والمحدودة المساحة.

1.1 الميزات الرئيسية والامتثال

يتم توريد LED على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يضمن التوافق مع معدات التجميع الآلي القياسية (pick-and-place). تم تصميمه للاستخدام مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري، مما يسهل دمجه في خطوط التصنيع الحديثة. يتم تصنيع المنتج كمكون خالٍ من الرصاص ويظل متوافقًا مع توجيهية تقييد المواد الخطرة (RoHS). كما أنه يتوافق مع لوائح الاتحاد الأوروبي REACH ويستوفي متطلبات الخلو من الهالوجين، حيث يكون محتوى البروم (Br) والكلور (Cl) أقل من 900 جزء في المليون لكل منهما ومجموعهما أقل من 1500 جزء في المليون.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا LED مناسب لمجموعة متنوعة من وظائف المؤشر والإضاءة الخلفية. تشمل مجالات التطبيق الشائعة: الإضاءة الخلفية لطبلون السيارات والمفاتيح، مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للأزرار في أجهزة الاتصالات مثل الهواتف وأجهزة الفاكس، وحدات الإضاءة الخلفية المسطحة للشاشات الكريستالية السائلة (LCD)، والاستخدام العام كمؤشر حيثما يتطلب الأمر إشارة برتقالية لامعة.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديد هذه القيم عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ولا يجب تجاوزها تحت أي ظروف تشغيل. أقصى جهد عكسي (VR) هو 5 فولت. أقصى تيار أمامي مستمر (IF) هو 25 مللي أمبير. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروي (IFP) يصل إلى 60 مللي أمبير تحت دورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلوهرتز. أقصى تبديد للطاقة (Pd) هو 60 ميغاواط. يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهروستاتيكي (ESD) بقيمة 2000 فولت وفقًا لنموذج جسم الإنسان (HBM). نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr) هو من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، بينما نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg) أوسع قليلاً، من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية. بالنسبة للحام، يمكن للمكون تحمل ملفات إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ، أو اللحام اليدوي بدرجة حرارة طرف المكواة 350 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

الخصائص الكهروضوئية هي معلمات الأداء الأساسية، ويتم قياسها عند Ta=25 درجة مئوية وتيار اختبار قياسي IF=20 مللي أمبير. شدة الإضاءة (Iv) لها نطاق نموذجي، مع قيم دنيا وقصوى محددة بواسطة نظام التصنيف. زاوية الرؤية (2θ1/2)، حيث تكون شدة الإضاءة نصف القيمة على المحور، تبلغ نموذجيًا 130 درجة، مما يوفر نمط إشعاع واسعًا. يتميز خرج الضوء بخصائصه الطيفية: الطول الموجي الذروي (λp) هو نموذجيًا 611 نانومتر، بينما يتراوح الطول الموجي السائد (λd) بين 600.5 نانومتر و 612.5 نانومتر اعتمادًا على التصنيف. عرض النطاق الطيفي (Δλ) هو نموذجيًا 17 نانومتر. يتم تعريف الخاصية الكهربائية بجهد الأمام (VF)، والذي يتراوح من 1.75 فولت إلى 2.35 فولت. يتم ضمان أن يكون التيار العكسي (IR) 10 ميكرو أمبير أو أقل عند تطبيق جهد عكسي 5 فولت، مع ملاحظة أن الجهاز غير مصمم للعمل في انحياز عكسي.

2.3 الاعتبارات الحرارية

على الرغم من عدم تفصيلها في قسم منفصل، إلا أن إدارة الحرارة ضمنية في المواصفات. أقصى تبديد للطاقة البالغ 60 ميغاواط ونطاق درجة حرارة التشغيل حتى +85 درجة مئوية يحددان نافذة التشغيل الحرارية. يجب على المصممين التأكد من أن درجة حرارة الوصلة لا تتجاوز حدها الأقصى، والذي يتأثر بتخطيط PCB، ومساحة النحاس، والظروف المحيطة. يعتبر التبريد المناسب عبر وسادات PCB ضروريًا للحفاظ على الموثوقية طويلة المدى ومنع تدهور خرج الإضاءة.

3. شرح نظام التصنيف

يتم فرز المنتج إلى تصنيفات بناءً على ثلاث معلمات رئيسية لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج والسماح للمصممين باختيار مكونات تتطابق مع متطلبات التسامح المحددة لديهم.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى أربعة رموز تصنيف: Q1، Q2، R1، و R2. يغطي تصنيف Q1 الشدة من 72.00 مللي كانديلا إلى 90.00 مللي كانديلا. يتراوح Q2 من 90.00 مللي كانديلا إلى 112.00 مللي كانديلا. يمتد R1 من 112.00 مللي كانديلا إلى 140.00 مللي كانديلا. يشمل تصنيف الإخراج الأعلى، R2، مصابيح LED من 140.00 مللي كانديلا إلى 180.00 مللي كانديلا. ينطبق تسامح ±11% داخل كل تصنيف.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تصنيف الطول الموجي السائد، الذي يرتبط باللون المدرك، إلى أربعة رموز: D8، D9، D10، و D11. يغطي D8 من 600.50 نانومتر إلى 603.50 نانومتر. يغطي D9 من 603.50 نانومتر إلى 606.50 نانومتر. يغطي D10 من 606.50 نانومتر إلى 609.50 نانومتر. يغطي D11 من 609.50 نانومتر إلى 612.50 نانومتر. يتم الحفاظ على تسامح ضيق ±1 نانومتر داخل كل تصنيف.

3.3 تصنيف جهد الأمام

يتم فرز جهد الأمام إلى ثلاثة تصنيفات للمساعدة في تصميم تنظيم التيار. يغطي التصنيف 0 من 1.75 فولت إلى 1.95 فولت. يغطي التصنيف 1 من 1.95 فولت إلى 2.15 فولت. يغطي التصنيف 2 من 2.15 فولت إلى 2.35 فولت. يتم تحديد تسامح ±0.1 فولت لكل تصنيف.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية. بينما لا يتم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه المصابيح LED تشمل عادة العلاقة بين تيار الأمام (IF) وجهد الأمام (VF)، مما يظهر الخاصية الأسية IV للثنائي. منحنى حاسم آخر سوف يصور شدة الإضاءة النسبية كدالة لتيار الأمام، موضحًا كيف يزداد خرج الضوء مع التيار حتى الحد الأقصى للتصنيف. رسم بياني ثالث مهم سيظهر تغير شدة الإضاءة مع درجة الحرارة المحيطة، موضحًا عادة انخفاضًا في الإخراج مع ارتفاع درجة الحرارة. أخيرًا، رسم بياني للتوزيع الطيفي سيظهر القدرة الإشعاعية النسبية كدالة للطول الموجي، متمركزًا حول الذروة 611 نانومتر، مع عرض النطاق 17 نانومتر مرئيًا بوضوح. هذه المنحنيات ضرورية للمصممين للتنبؤ بالأداء تحت ظروف الاختبار غير القياسية.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتم وضع LED في عبوة SMD قياسية. الأبعاد الرئيسية (بالمليمترات) هي كما يلي، مع تسامح عام ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك: الطول الإجمالي للعبوة هو 2.0 مم. العرض هو 1.25 مم. الارتفاع هو 0.8 مم. معرف الكاثود هو عادة شق أو علامة خضراء على العبوة. يتضمن الرسم التفصيلي تباعد الوسادات (مثل 1.5 مم بين مراكز الوسادات) وتوصيات نمط الأرضية لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي.

5.2 تحديد القطبية

القطبية الصحيحة حاسمة للتشغيل. تحتوي العبوة على علامة مرئية، مثل زاوية مشطوفة أو نقطة ملونة، لتحديد طرف الكاثود. يجب على المصممين محاذاة هذه العلامة مع وسادة الكاثود المقابلة في تخطيط PCB لمنع الاتصال العكسي، والذي قد يؤدي إلى فشل فوري أو تدهور في الأداء إذا تم تجاوز أقصى جهد عكسي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف لحام إعادة التدفق

للحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص، يجب اتباع ملف درجة حرارة محدد. يجب أن ترتفع منطقة التسخين المسبق من درجة الحرارة المحيطة إلى ما بين 150 درجة مئوية و 200 درجة مئوية خلال 60 إلى 120 ثانية. تتطلب منطقة إعادة التدفق الحرجة أن تكون درجة الحرارة أعلى من 217 درجة مئوية (نقطة انصهار اللحام الخالي من الرصاص النموذجي) لمدة 60 إلى 150 ثانية، مع ألا تتجاوز درجة الحرارة الذروية 260 درجة مئوية لأكثر من 10 ثوانٍ. يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى لمعدل الارتفاع إلى الذروة 6 درجات مئوية في الثانية، ويجب أن يقتصر الوقت فوق 255 درجة مئوية على 30 ثانية كحد أقصى. يجب ألا يتجاوز معدل التبريد 3 درجات مئوية في الثانية. لا يجب إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين على نفس المكون.

6.2 تعليمات اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فمطلوب عناية فائقة. يجب أن تكون درجة حرارة طرف مكواة اللحام أقل من 350 درجة مئوية. يجب أن يقتصر وقت التلامس لكل طرف على 3 ثوانٍ أو أقل. يجب أن تكون قوة مكواة اللحام 25 واط أو أقل. يجب ترك فاصل زمني لا يقل عن ثانيتين بين لحام الطرفين لمنع تراكم الحرارة المفرط. يُنصح بشدة باستخدام مكواة لحام برأس مزدوج لأي عمل إصلاح لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد وتجنب الإجهاد الميكانيكي.

6.3 التخزين والحساسية للرطوبة

هذا المكون حساس للرطوبة. لا يجب فتح الكيس المقاوم للرطوبة حتى تصبح الأجزاء جاهزة للاستخدام. بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة في بيئة 30 درجة مئوية أو أقل ورطوبة نسبية (RH) 60% أو أقل. "عمر الأرضية" بعد فتح الكيس هو 168 ساعة (7 أيام). إذا تم تجاوز هذا الوقت أو إذا تغير لون مؤشر الرطوبة (هلام السيليكا)، يجب خبز المكونات عند 60 درجة مئوية ±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات البكرة والشريط

يتم تعبئة مصابيح LED في شريط حامل بارز بعرض 8 مم. يتم لف الشريط على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم توفير الأبعاد التفصيلية للبكرة، بما في ذلك قطر المحور وعرض الحافة، بالإضافة إلى الأبعاد الدقيقة لجيوب الشريط الحامل والشريط الغطائي.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حرجة للتتبع والتعريف: CPN (رقم منتج العميل)، P/N (رقم منتج الشركة المصنعة، على سبيل المثال 17-215/S2C-AQ1R2B/3T)، QTY (كمية التعبئة)، CAT (رتبة/تصنيف شدة الإضاءة)، HUE (إحداثيات اللونية ورتبة/تصنيف الطول الموجي السائد)، REF (رتبة/تصنيف جهد الأمام)، و LOT No (رقم دفعة التصنيع للتتبع).

7.3 التعبئة المقاومة للرطوبة

يتم إغلاق البكرة داخل كيس مقاوم للرطوبة من رقائق الألومنيوم مع حزمة مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة. تضمن هذه التعبئة بقاء المكونات جافة أثناء الشحن والتخزين حتى نقطة الاستخدام.

8. توصيات تصميم التطبيق

8.1 تحديد التيار والحماية

مقاومة خارجية لتحديد التيار إلزامية للتشغيل الآمن. لجهد الأمام لـ LED معامل درجة حرارة سالب وتسامح تصنيع. يمكن أن يؤدي زيادة طفيفة في جهد التغذية أو انخفاض في VF إلى زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في تيار الأمام. يجب حساب قيمة المقاومة بناءً على جهد التغذية (Vs)، وأقصى جهد أمامي (VF_max من التصنيف) عند التيار المطلوب، والتيار الأمامي المستهدف (IF، لا يتجاوز 25 مللي أمبير مستمر). الصيغة هي R = (Vs - VF) / IF. استخدام الحد الأدنى لـ VF للحساب يضمن ألا يتجاوز التيار الحد تحت أسوأ الظروف.

8.2 اعتبارات تخطيط PCB

يجب أن يتطابق نمط أرضية PCB مع البصمة الموصى بها لضمان تكوين حشوة لحام سليمة وقوة ميكانيكية. تساعد مساحة النحاس الكافية المتصلة بالوسادات الحرارية (إن وجدت) أو مسارات الأنود/الكاثود على تبديد الحرارة. تجنب وضع LED بالقرب من مصادر حرارة كبيرة أخرى. تأكد من أن علامة القطبية على طبقة السيلك سكرين في PCB تتطابق بوضوح مع علامة العبوة.

8.3 قيود التطبيق

هذا LED التجاري القياسي غير مصمم أو مؤهل خصيصًا للتطبيقات عالية الموثوقية حيث قد يؤدي الفشل إلى إصابة خطيرة أو خسارة. وهذا يشمل، على سبيل المثال لا الحصر، الأنظمة العسكرية والفضائية، وأنظمة السلامة والأمن في السيارات (مثل الوسائد الهوائية، الفرامل)، والمعدات الطبية الداعمة للحياة. لمثل هذه التطبيقات، يجب الحصول على مكونات ذات مؤهلات سياراتية أو طبية مناسبة. تضمن المواصفات في هذه الوثيقة الأداء فقط عند استخدام الجهاز ضمن القيم القصوى المطلقة المذكورة وظروف التشغيل الموصى بها.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الأطراف، يقدم نوع SMD هذا مزايا كبيرة: بصمة أصغر بكثير تتيح تخطيطات بكثافة أعلى، وملاءمة للتجميع الآلي مما يقلل تكاليف العمالة، واقتران حراري أفضل مع PCB عبر وصلات اللحام. ضمن قطاع مصابيح LED البرتقالية SMD، يتميز هذا الجزء المحدد باستخدامه لتقنية AlGaInP، والتي تقدم عادة كفاءة أعلى ونقاء لوني أفضل من التقنيات الأقدم مثل GaAsP للألوان البرتقالية/الحمراء. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة تجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة، على عكس مصابيح LED ذات الزاوية الضيقة المستخدمة للإضاءة المركزة. امتثاله لمعايير الخلو من الهالوجين و RoHS يجعله متوافقًا مع اللوائح البيئية الحديثة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

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

ج: الطول الموجي الذروي (λp) هو الطول الموجي الذي تكون فيه الطاقة الضوئية المنبعثة في أقصى حد. الطول الموجي السائد (λd) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون المدرك لخرج LED. بالنسبة لمصابيح LED ذات طيف متماثل، غالبًا ما يكونان قريبين، لكن λd أكثر صلة بالتطبيقات القائمة على اللون.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بدون مقاومة تحديد تيار إذا استخدمت مصدر جهد ثابت يساوي VF النموذجي الخاص به؟

ج: لا. هذا خطير للغاية ومن المحتمل أن يدمر LED. VF له تسامح ويتغير مع درجة الحرارة. يجب أن يكون لمصدر الجهد "الثابت" المزعوم مقاومة خرج تحد من التيار بنشاط، وهو ما تفعله المقاومة المتسلسلة بشكل فعال.

س: لماذا نطاق درجة حرارة التخزين أوسع من نطاق التشغيل؟

ج: يأخذ نطاق التشغيل في الاعتبار الإجهادات الكهربائية والحرارية النشطة التي يمكن أن تسرع آليات الفشل. نطاق التخزين مخصص للمكونات السلبية حيث تكون استقرار المادة وتسلل الرطوبة فقط من الاهتمامات الأساسية، مما يسمح بنافذة درجة حرارة أوسع قليلاً.

س: ماذا يحدث إذا تجاوزت عمر الأرضية البالغ 7 أيام بعد فتح الكيس؟

ج: يمتص المكون الرطوبة من الهواء. أثناء لحام إعادة التدفق، يمكن لهذه الرطوبة أن تتبخر بسرعة، مما يسبب انفصالًا داخليًا أو تشققًا ("فرقعة")، مما يؤدي إلى فشل فوري أو كامن. الخبز كما هو محدد مطلوب لطرد هذه الرطوبة.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم لوحة مؤشر حالة ذات سطوع موحد.يحتاج المصمم إلى 20 مؤشرًا برتقاليًا على لوحة تحكم. لضمان التوحيد البصري، يجب عليه تحديد مصابيح LED من نفس تصنيف شدة الإضاءة (مثل جميع R1) ونفس تصنيف الطول الموجي السائد (مثل جميع D10). يخطط لاستخدام مصدر تغذية 5 فولت. باختيار أسوأ حالة VF_max وهي 2.35 فولت من التصنيف 2 وتيار مستهدف 20 مللي أمبير، تكون قيمة المقاومة المتسلسلة R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 أوم. أقرب قيمة قياسية هي 130 أوم. الطاقة المبددة في المقاومة هي (5V-2.35V)*0.02A = 0.053W، لذا فإن مقاومة قياسية 1/8W (0.125W) كافية. يجب أن يستخدم تخطيط PCB نمط الأرضية الموصى به، ويجب وضع جميع مصابيح LED على اللوحة ولحامها في جولة إعادة تدفق واحدة لضمان تاريخ حراري متسق.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في هذا LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة p-n شبه موصلة مصنوعة من ألومنيوم جاليوم إنديوم فوسفيد (AlGaInP). عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج في الوصلة، يتم حقق الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. هناك، تتحد الإلكترونات مع الفجوات، مطلقة الطاقة. في أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق المباشر مثل AlGaInP، يتم إطلاق جزء كبير من هذه الطاقة كفوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. بالنسبة للبرتقالي اللامع، تتوافق فجوة النطاق مع فوتونات بطول موجي حوالي 611 نانومتر. يحمي الراتنج الإيبوكسي الصافٍ رقاقة أشباه الموصلات، ويوفر دعماً ميكانيكياً، ويشكل حزمة خرج الضوء.

13. اتجاهات وتطورات التكنولوجيا

الاتجاه العام في مصابيح LED SMD هو نحو كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من خرج الضوء لكل واط كهربائي)، وتحسين اتساق اللون من خلال تصنيف أكثر ضيقًا، وزيادة الموثوقية تحت ظروف درجة حرارة وتيار أعلى. تستمر العبوة في التطور لإدارة حرارية أفضل، مما يسمح بتيارات تشغيل أعلى في بصمات أصغر. هناك أيضًا اتجاه نحو خيارات طيفية أوسع ضمن منصة عبوة واحدة. علاوة على ذلك، فإن دمج الإلكترونيات التحكمية المدمجة (مثل مشغلات التيار الثابت، وحدات تحكم PWM) في عبوات LED هو اتجاه متزايد، مما يبسط تصميم الدائرة للمستخدم النهائي. يظل الامتثال البيئي، مثل المواد الخالية من الهالوجين والمزيد من تقليل المواد الخطرة، محركًا رئيسيًا للتطوير عبر الصناعة.