ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD طراز 12-215/R6C-AR1S1B/3C - الحجم 1.7x1.7x0.7 مم - الجهد 1.75-2.35 فولت - اللون الأحمر اللامع - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة المواصفات التقنية لسلسلة ثنائيات الإضاءة SMD (جهاز التثبيت السطحي) طراز 12-215. هذا المكون هو ثنائي باعث للضوء أحادي اللون باللون الأحمر اللامع، مصمم لعمليات التجميع الإلكتروني الحديثة. تشمل مزاياه الرئيسية تقليل البصمة بشكل كبير مقارنةً بثنائيات الإضاءة ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح كثافة تعبئة أعلى على لوحات الدوائر المطبوعة، ويقلل من متطلبات التخزين، ويساهم في النهاية في تصميمات نهائية للمنتجات أكثر إحكاما. كما يجعل البناء خفيف الوزن هذا المكون مثالياً للتطبيقات المصغرة والمحمولة.

1.1 الميزات الأساسية والامتثال

يتم توريد ثنائي الإضاءة على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرة قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات اللصق والوضع الأوتوماتيكية القياسية للإنتاج بكميات كبيرة. تم تصميمه لتحمل عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري على حد سواء. تم تصنيع المنتج من مواد خالية من الرصاص وهو متوافق مع اللوائح البيئية والسلامة الرئيسية بما في ذلك توجيه الاتحاد الأوروبي RoHS، ولوائح REACH التابعة للاتحاد الأوروبي، ومتطلبات المواد الخالية من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). يتم الحفاظ على المنتج نفسه ضمن مواصفات متوافقة مع RoHS.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعياً للمعايير الرئيسية لأداء ثنائي الإضاءة كما هو محدد في ورقة البيانات. يتم تحديد جميع القيم عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف تشغيل. الحدود القصوى لهذا الثنائي الباعث للضوء هي: أقصى جهد عكسي (VR) يبلغ 5 فولت؛ تيار أمامي مستمر (IF) يبلغ 25 مللي أمبير؛ تيار أمامي ذروي (IFP) يبلغ 60 مللي أمبير مسموح به فقط في ظروف النبض (دورة عمل 1/10 @ 1 كيلو هرتز)؛ وأقصى تبديد للطاقة (Pd) يبلغ 60 مللي واط. يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهروستاتيكي (ESD) بقيمة 2000 فولت وفقًا لنموذج جسم الإنسان (HBM). يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، مع نطاق تخزين أوسع قليلاً من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية. منحنى درجة حرارة اللحام بالغ الأهمية: بالنسبة لإعادة التدفق، يتم تحديد ذروة تبلغ 260 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ، بينما بالنسبة للحام اليدوي، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تحدد الخصائص الكهروضوئية أداء الجهاز في ظل ظروف التشغيل العادية. عند تيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير، يتراوح نطاق التصنيف النموذجي للشدة الضوئية (Iv) من 112.0 مللي كانديلا إلى 225.0 مللي كانديلا. زاوية الرؤية (2θ1/2) واسعة وتصل إلى 130 درجة. ناتج الضوء في طيف الأحمر اللامع، مع طول موجي ذروي (λp) يبلغ عادةً 632 نانومتر وطول موجي سائد (λd) يتراوح من 617.5 نانومتر إلى 633.5 نانومتر اعتمادًا على التصنيف. عرض النطاق الطيفي (Δλ) يبلغ عادةً 20 نانومتر. يتراوح الجهد الأمامي (VF) المطلوب لتحقيق 20 مللي أمبير من 1.75 فولت إلى 2.35 فولت. التيار العكسي (IR) منخفض جدًا، حيث يبلغ أقصى حد له 10 ميكرو أمبير عند تطبيق انحياز عكسي بقيمة 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

يتم تصنيف ثنائي الإضاءة إلى مجموعات (تصنيفات) للمعايير الرئيسية لضمان الاتساق في التطبيق. وهذا يسمح للمصممين باختيار القطع التي تلبي متطلبات سطوع ولون محددة.

3.1 تصنيف الشدة الضوئية

يتم فرز الشدة الضوئية إلى ثلاثة رموز تصنيف: R1 (112.0 - 140.0 مللي كانديلا)، و R2 (140.0 - 180.0 مللي كانديلا)، و S1 (180.0 - 225.0 مللي كانديلا)، وكلها مقاسة عند IF=20 مللي أمبير.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تصنيف الطول الموجي السائد، الذي يرتبط باللون المُدرك، إلى أربعة رموز: E4 (617.5 - 621.5 نانومتر)، و E5 (621.5 - 625.5 نانومتر)، و E6 (625.5 - 629.5 نانومتر)، و E7 (629.5 - 633.5 نانومتر)، مقاسة عند IF=20 مللي أمبير.

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي إلى ثلاثة رموز: 0 (1.75 - 1.95 فولت)، و 1 (1.95 - 2.15 فولت)، و 2 (2.15 - 2.35 فولت)، مقاسة عند IF=20 مللي أمبير. من المحتمل أن يرتبط لاحقة رقم الجزء (مثل /3C) بمجموعات تصنيف محددة.

4. تحليل منحنيات الأداء

على الرغم من عدم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية لمثل هذا الثنائي الباعث للضوء ستشمل عدة رسومات رئيسية ضرورية للتصميم.

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

يُظهر هذا المنحنى العلاقة بين التيار المتدفق عبر ثنائي الإضاءة والجهد عبر أطرافه. إنه غير خطي، مع جهد "ركبة" مميز (حوالي VF النموذجي) فوقه يزداد التيار بسرعة مع زيادة طفيفة في الجهد. يسلط هذا الضوء على الحاجة الحرجة لدائرة تحديد التيار (مثل مقاومة متسلسلة أو محرك تيار ثابت) لمنع الانحراف الحراري والتلف.

4.2 الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد ناتج الضوء مع زيادة التيار الأمامي. يكون خطيًا بشكل عام ضمن نطاق التشغيل الموصى به ولكنه سيشبع عند التيارات الأعلى. يؤدي التشغيل فوق الحد الأقصى المطلق إلى انخفاض الكفاءة وتسريع التدهور.

4.3 الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة

ينخفض ناتج الضوء لثنائي الإضاءة مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. هذا المنحنى بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في بيئات مرتفعة الحرارة، حيث يساعد المصممين على تخفيض السطوع المتوقع أو تنفيذ إدارة حرارية للحفاظ على الأداء.

4.4 التوزيع الطيفي

رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يُظهر الذروة عند ~632 نانومتر وعرض النطاق الطيفي ~20 نانومتر، مما يؤكد ناتج الضوء الأحمر اللامع أحادي اللون.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة وتحديد القطبية

يحتوي ثنائي الإضاءة على عبوة SMD مستطيلة مدمجة. يشير الرسم ذو الأبعاد إلى حجم جسم يبلغ طوله وعرضه حوالي 1.7 مم تقريبًا، بارتفاع حوالي 0.7 مم (السماحات المحددة هي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك). يتم تحديد القطبية بوضوح: يتم تحديد القطب السالب بواسطة علامة مميزة على الجزء العلوي من العبوة وشطبة أو شق مقابلة على جانب واحد في المنظر السفلي. اتجاه القطبية الصحيح أثناء التجميع إلزامي للعمل السليم.

6. إرشادات اللحام والتجميع

المناولة واللحام المناسبان أمران بالغا الأهمية لتحقيق الموثوقية.

6.1 متطلبات تحديد التيار

مقاومة تحديد تيار خارجية أو دائرة مطلوبة تمامًا. تعني الخاصية الأسية لثنائي الإضاءة (I-V) أن زيادة صغيرة في الجهد يمكن أن تسبب زيادة كبيرة ومدمرة في التيار.

6.2 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة ثنائيات الإضاءة في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف. لا يجب فتح الكيس إلا عند الاستعداد للاستخدام. قبل الفتح، قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية. بعد الفتح، "عمر الأرضية" هو سنة واحدة تحت ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. يجب إعادة إغلاق الأجزاء غير المستخدمة. إذا تغير لون مؤشر المجفف أو تم تجاوز وقت التخزين، يلزم معالجة بالخبز عند 60±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل لحام إعادة التدفق.

6.3 منحنى لحام إعادة التدفق

تم تحديد منحنى إعادة تدفق خالٍ من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية: مرحلة تسخين أولي بين 150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية؛ وقت فوق السائل (217 درجة مئوية) من 60-150 ثانية؛ درجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260 درجة مئوية، يتم الاحتفاظ بها لمدة أقصاها 10 ثوانٍ؛ وأقصى معدلات تسخين وتبريد تبلغ 6 درجات مئوية/ثانية و 3 درجات مئوية/ثانية على التوالي. لا يجب إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين. تجنب الإجهاد الميكانيكي على العبوة أثناء التسخين ولا تقم بثني لوحة الدوائر المطبوعة بعد اللحام.

6.4 اللحام اليدوي والإصلاح

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف <350 درجة مئوية، وطبق الحرارة على كل طرف لمدة ≤3 ثوانٍ، واستخدم مكواة منخفضة الطاقة (<25 واط). اسمح بفترة تبريد >2 ثانية بين الأطراف. لا يُنصح بالإصلاح بعد اللحام الأولي. إذا كان لا مفر منه، يجب استخدام مكواة لحام برأسين لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد وتجنب إتلاف الروابط السلكية الداخلية بسبب الإجهاد الحراري.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات البكرة والشريط

يتم تسليم المكونات في شريط حامل بارز على بكرات قطرها 7 بوصات. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم توفير أبعاد مفصلة لجيوب الشريط الحامل والبكرة لضمان التوافق مع مغذيات التشغيل الآلي.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة حقول رئيسية: CPN (رقم منتج العميل)، P/N (رقم المنتج)، QTY (كمية التعبئة)، CAT (رتبة/تصنيف الشدة الضوئية)، HUE (رتبة/تصنيف اللون/الطول الموجي السائد)، REF (رتبة/تصنيف الجهد الأمامي)، و LOT No (رقم الدفعة القابل للتتبع).

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا الثنائي الباعث للضوء مناسب تمامًا لمختلف أدوار المؤشرات والإضاءة الخلفية. تشمل التطبيقات الشائعة: الإضاءة الخلفية لعدادات السيارات والمفاتيح؛ مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في أجهزة الاتصالات مثل الهواتف وأجهزة الفاكس؛ إضاءة خلفية مسطحة للشاشات البلورية السائلة الصغيرة والمفاتيح والرموز؛ واستخدام المؤشرات للأغراض العامة في الإلكترونيات الاستهلاكية.

8.2 اعتبارات التصميم

يجب على المصممين مراعاة عدة عوامل: 1) تنفيذ مقاومة متسلسلة أو محرك تيار ثابت دائمًا بناءً على جهد الإمداد وتصنيف الجهد الأمامي لثنائي الإضاءة. 2) مراعاة التأثيرات الحرارية على الشدة الضوئية، خاصة في المساحات المغلقة أو درجات الحرارة المحيطة المرتفعة. 3) التأكد من أن تخطيط وسادات لوحة الدوائر المطبوعة يتطابق مع أبعاد العبوة ويسمح بتشكيل حشوة لحام مناسبة. 4) اتباع إرشادات الحساسية للرطوبة ومنحنى إعادة التدفق الصارمة لمنع تشقق العبوة أو انفصال الطبقات.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بثنائيات الإضاءة ذات الثقب المار القديمة، يوفر نوع SMD هذا تقليلًا كبيرًا في الحجم والوزن، مما يتيح تصميمات مصغرة حديثة. توفر زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة وضوحًا جيدًا خارج المحور، وهو أمر مفيد لمؤشرات اللوحات. يعد استخدام مادة أشباه الموصلات AlGaInP نموذجيًا لثنائيات الإضاءة الحمراء والعنبرية عالية الكفاءة، مما يوفر سطوعًا جيدًا. يعد الامتثال للمعايير البيئية الحديثة (خالية من الرصاص، خالية من الهالوجين) عامل تمييز رئيسي للمنتجات التي تستهدف الأسواق العالمية ذات اللوائح الصارمة.

10. الأسئلة المتكررة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: لماذا تعتبر مقاومة تحديد التيار إلزامية؟

ج: يتمتع الجهد الأمامي لثنائي الإضاءة بمعامل درجة حرارة سالب ومنحنى I-V حاد. بدون مقاومة، فإن أي زيادة صغيرة في جهد الإمداد أو انخفاض في VF بسبب التسخين يتسبب في زيادة أسية في التيار، مما يؤدي إلى فشل فوري.

س: ماذا تعني رموز التصنيف (R1، E5، 0) لتصميمي؟

ج: تحدد النطاقات المضمونة للسطوع (CAT)، واللون (HUE)، والجهد (REF). للحصول على مظهر متسق في مصفوفة متعددة الثنائيات الباعثة للضوء، حدد تصنيفات ضيقة لـ HUE و CAT. بالنسبة لتصميم مصدر الطاقة، يحدد تصنيف الجهد حساب قيمة المقاومة.

س: هل يمكنني استخدام هذا الثنائي الباعث للضوء في الهواء الطلق؟

ج: يمتد نطاق درجة حرارة التشغيل إلى -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، مما يغطي العديد من الظروف الخارجية. ومع ذلك، قد يؤدي التعرض المطول للأشعة فوق البنفسجية والرطوبة إلى تدهور راتنج الإيبوكسي بمرور الوقت. بالنسبة للبيئات القاسية، فكر في ثنائيات الإضاءة ذات الطلاء المطابق أو المصنفة خصيصًا للاستخدام الخارجي.

س: كم مرة يمكنني إعادة تدفق هذا الثنائي الباعث للضوء؟

ج: تنص ورقة البيانات صراحةً على أنه لا يجب إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين. تخضع كل دورة إعادة تدفق العبوة لإجهاد حراري، مما قد يضعف الروابط الداخلية أو يتسبب في انفصال الطبقات.

11. مثال عملي لحالة الاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة تحتوي على 10 ثنائيات باعثة للضوء حمراء موحدة.

1. اختيار المعلمات:اختر تصنيفات للاتساق. اختر تصنيف HUE E6 (625.5-629.5 نانومتر) وتصنيف CAT R2 (140.0-180.0 مللي كانديلا) للحصول على لون وسطوع متوازنين. افترض تصنيف VF 1 (1.95-2.15 فولت).

2. تصميم الدائرة:باستخدام مصدر طاقة 5 فولت. بالنسبة لأسوأ حالة VF_min (1.95 فولت)، تكون المقاومة المتسلسلة المطلوبة R = (Vsupply - VF) / IF = (5V - 1.95V) / 0.020A = 152.5 أوم. بالنسبة لـ VF_max (2.15 فولت)، R = (5V - 2.15V) / 0.020A = 142.5 أوم. يبقي اختيار مقاومة قياسية 150 أوم التيار بين 19 مللي أمبير و 20.3 مللي أمبير، ضمن الحد الأقصى البالغ 25 مللي أمبير، ويضمن سطوعًا متسقًا عبر جميع الوحدات.

3. التخطيط:ضع المقاومة 150 أوم على التوالي مع كل ثنائي باعث للضوء. اتبع رسم العبوة لنمط الأرضية 1.7x1.7 مم، مع التأكد من اتجاه القطب السالب الصحيح.

4. التجميع:اتبع إرشادات تخزين الرطوبة ومنحنى إعادة التدفق الخالي من الرصاص بدقة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

ثنائيات الإضاءة (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة (المكونة من AlGaInP في هذه الحالة). تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات المستخدمة. تعمل عبوة راتنج الإيبوكسي على حماية شريحة أشباه الموصلات، وتشكيل حزمة ناتج الضوء (مما يؤدي إلى زاوية رؤية 130 درجة)، وتوفير الهيكل الميكانيكي لللحام.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر الاتجاه العام في ثنائيات الإضاءة SMD نحو كفاءة أعلى (مزيد من اللومن لكل واط)، وزيادة كثافة الطاقة في عبوات أصغر، وتحسين تجسيد الألوان واتساقها. هناك أيضًا دافع قوي لاعتماد أوسع للمواد وعمليات التصنيع الصديقة للبيئة. يعد دمج الإلكترونيات التحكمية (مثل محركات التيار الثابت) مباشرة في عبوات LED مجالًا آخر يتطور، مما يبسط تصميم الدائرة للمستخدم النهائي. بالنسبة لثنائيات الإضاءة من نوع المؤشر، يظل التركيز على الموثوقية، والتقليل من الحجم، وفعالية التكلفة للتجميع الآلي بكميات كبيرة.