ورقة بيانات LED SMD 17-215/R6C-AQ1R2B/3T - أحمر ساطع - 20 مللي أمبير - 2.35 فولت كحد أقصى - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 17-215 مصباح LED من نوع جهاز التثبيت السطحي (SMD) مصممًا لتطبيقات المؤشرات العامة والإضاءة الخلفية. يستخدم شريحة AIGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) لإنتاج ضوء أحمر ساطع. يتميز هذا المكون بحجمه الصغير، مما يسهل كثافة تعبئة أعلى على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) ويمكن من تصميم معدات نهائية أصغر للمستخدم. يتم توريد الجهاز على شريط بعرض 8 مم مثبت على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي القياسية "pick-and-place".

1.1 الميزات الأساسية والامتثال

يقدم LED عدة ميزات رئيسية تتماشى مع معايير التصنيع والبيئة الحديثة. إنه متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري، وهي شائعة في تجميع الإلكترونيات بكميات كبيرة. تم تصنيع المنتج باستخدام مواد خالية من الرصاص (Pb-free) ومصمم للبقاء متوافقًا مع توجيهية RoHS (تقييد المواد الخطرة). كما أنه يتوافق مع لوائح REACH التابعة للاتحاد الأوروبي ويُلبي 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

تشمل مجالات التطبيق الرئيسية لهذا LED الإضاءة الخلفية لألواح العدادات، والمفاتيح، والرموز. كما أنه مناسب للاستخدام في أجهزة الاتصالات مثل الهواتف وآلات الفاكس للإشارة إلى الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح. علاوة على ذلك، يمكن استخدامه للإضاءة الخلفية المسطحة في شاشات LCD ولتطبيقات المؤشرات العامة حيث يكون مطلوبًا مصدر ضوء أحمر صغير وموثوق.

2. المواصفات الفنية والتفسير الموضوعي

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية للجهاز كما هو محدد في ورقة البيانات. يعد فهم هذه الحدود أمرًا بالغ الأهمية لتصميم دائرة موثوقة.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروفًا للتشغيل العادي.

• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• تيار الأمام المستمر (IF):25 مللي أمبير. الحد الأقصى للتيار المستمر الذي يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• تيار الأمام الذروي (IFP):60 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلو هرتز. يسمح بفترات قصيرة من السطوع الأعلى.
• تبديد الطاقة (Pd):60 ملي واط. أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها، وتحسب كـ (الجهد الأمامي (VF) * تيار الأمام (IF)).
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):2000 فولت (نموذج جسم الإنسان). يشير هذا التصنيف إلى مستوى متوسط من الحساسية للتفريغ الكهروستاتيكي؛ إجراءات التعامل المناسبة ضرورية.
• درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي تم تحديد الجهاز للتشغيل ضمنه.
• درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40°C إلى +90°C.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ، أو اللحام اليدوي عند 350°C لمدة تصل إلى 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم تحديد الخصائص الكهروضوئية عند درجة حرارة الوصلة (Tj) تبلغ 25°C وتيار أمامي (IF) يبلغ 20 مللي أمبير، وهي حالة الاختبار القياسية.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من حد أدنى 72.00 ملي كانديلا إلى حد أقصى 180.00 ملي كانديلا، مع توفير قيمة نموذجية. تخضع الشدة الفعلية المسلمة لتسامح ±11% ويتم تصنيفها بشكل إضافي إلى مجموعات (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ1/2):130 درجة (نموذجي). تجعل هذه الزاوية الواسعة للرؤية LED مناسبًا للتطبيقات حيث تكون الرؤية من زوايا خارج المحور مهمة.
• الطول الموجي الذروي (λp):632 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي تكون فيه قوة الخرج البصرية أعظم.
• الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 617.50 نانومتر إلى 633.50 نانومتر، مع تسامح ±1 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي). عرض الطيف المنبعث عند نصف أقصى شدة (FWHM).
• الجهد الأمامي (VF):يتراوح من 1.75 فولت إلى 2.35 فولت عند 20 مللي أمبير، مع تسامح ±0.1 فولت. هذه المعلمة حاسمة لحساب قيمة المقاوم المحدد للتيار.
• التيار العكسي (IR):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) يبلغ 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء بناءً على معايير رئيسية. يستخدم 17-215 نظام تصنيف بثلاثة رموز (مثل /R6C في رقم الجزء).

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى أربع مجموعات: Q1، Q2، R1، و R2. تحدد كل مجموعة نطاقًا محددًا لقيم الشدة الدنيا والقصوى مقاسة بالملي كانديلا (mcd) عند IF=20mA. على سبيل المثال، تغطي المجموعة Q1 نطاق 72.00-90.00 ملي كانديلا، بينما تغطي المجموعة R2 نطاق 140.00-180.00 ملي كانديلا. هذا يسمح للمصممين باختيار LED بمستوى سطوع مضمون لتطبيقهم.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تصنيف اللون (الطول الموجي السائد) إلى أربع مجموعات: E4، E5، E6، و E7. تغطي كل مجموعة نطاق 4 نانومتر، من E4 (617.50-621.50 نانومتر) إلى E7 (629.50-633.50 نانومتر). يضمن هذا التحكم الدقيق درجة لون أحمر متسقة عبر دفعة الإنتاج.

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي إلى ثلاث مجموعات: 0، 1، و 2. تغطي المجموعة 0 نطاق 1.75-1.95 فولت، وتغطي المجموعة 1 نطاق 1.95-2.15 فولت، وتغطي المجموعة 2 نطاق 2.15-2.35 فولت، كلها مقاسة عند IF=20mA. يمكن أن يساعد معرفة مجموعة VF في تصميم دوائر تشغيل أكثر دقة والتنبؤ باستهلاك الطاقة.

4. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

يُعد 17-215 عبوة قياسية من نوع \"SMD B\". تتضمن ورقة البيانات رسمًا مفصلاً بالأبعاد. تشمل الميزات الميكانيكية الرئيسية الطول الإجمالي، والعرض، والارتفاع، بالإضافة إلى تخطيط الوسادات وعلامة القطبية. يُشار إلى الكاثود عادةً بعلامة خضراء أو شق على العبوة. جميع الأبعاد لها تسامح قياسي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. البصمة الصغيرة هي الميزة الأساسية، مما يتيح تخطيطات PCB عالية الكثافة.

5. إرشادات اللحام والتجميع

يعد التعامل واللحام المناسبان أمران ضروريان للموثوقية.

5.1 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف. لا ينبغي فتح الكيس حتى تكون المكونات جاهزة للاستخدام. قبل الفتح، يجب أن تكون ظروف التخزين 30°C أو أقل و 90% رطوبة نسبية أو أقل. بعد الفتح، يكون للمكونات \"عمر أرضي\" لمدة سنة واحدة إذا تم تخزينها عند 30°C/60% رطوبة نسبية أو أقل. إذا تم تجاوز وقت التخزين أو أشار المجفف إلى امتصاص الرطوبة، يُوصى بمعالجة الخبز عند 60 ±5°C لمدة 24 ساعة قبل لحام إعادة التدفق.

5.2 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتم تحديد ملف تعريف إعادة تدفق خالٍ من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية: مرحلة التسخين المسبق بين 150-200°C لمدة 60-120 ثانية؛ وقت فوق السائل (217°C) من 60-150 ثانية؛ درجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ؛ ومعدلات الصعود والتبريد القصوى 6°C/ثانية و 3°C/ثانية على التوالي. لا ينبغي إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين. يجب تجنب الإجهاد على جسم LED أثناء التسخين، ويجب ألا تنحني PCB بعد اللحام.

5.3 اللحام اليدوي وإعادة العمل

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، يجب أن تكون درجة حرارة طرف مكواة اللحام أقل من 350°C، وتطبق لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ لكل طرف، باستخدام مكواة بسعة 25 واط أو أقل. يجب مراعاة فترة تبريد لا تقل عن ثانيتين بين الأطراف. يُنصح بشدة بعدم إعادة العمل بعد اللحام الأولي. إذا كان لا مفر منه، فيجب استخدام مكواة لحام برأس مزدوج لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد ومنع الإجهاد الميكانيكي على وصلات اللحام وعبوة LED.

6. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد المنتج في شريط ناقل على بكرات قطر 7 بوصات. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. تتضمن التعبئة ملصقات تحدد معلومات حرجة: رقم منتج العميل (CPN)، ورقم المنتج (P/N)، وكمية التعبئة (QTY)، ورتبة شدة الإضاءة (CAT)، ورتبة اللونية/الطول الموجي السائد (HUE)، ورتبة الجهد الأمامي (REF)، ورقم الدفعة (LOT No). يضمن نظام التوسيم هذا إمكانية التتبع والتعريف الصحيح للجزء.

7. اعتبارات تصميم التطبيق

7.1 تحديد التيار وحماية الدائرة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. مقاوم محدد للتيار على التوالي إلزامي لمنع التلف. حتى زيادة صغيرة في الجهد الأمامي يمكن أن تسبب زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار. يمكن حساب قيمة المقاوم (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - VF) / IF، حيث VF هو الجهد الأمامي من ورقة البيانات (باستخدام القيمة القصوى لتصميم متحفظ) و IF هو تيار الأمام المطلوب (لا يتجاوز 25 مللي أمبير مستمر).

7.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن هذا جهاز منخفض الطاقة، فإن التشغيل عند أو بالقرب من أقصى تيار أمامي سيولد حرارة. يجب ألا يتجاوز تبديد الطاقة (Pd = VF * IF) 60 ملي واط. يمكن أن تساعد مساحة النحاس الكافية في PCB حول الوسادات الحرارية في تبديد الحرارة والحفاظ على درجات حرارة وصلة أقل، وهو أمر مفيد للموثوقية طويلة المدى واستقرار خرج الإضاءة.

7.3 قيود التطبيق

تم تصميم هذا المنتج للتطبيقات التجارية والصناعية العامة. لم يتم تأهيله أو ضمانه خصيصًا للاستخدام في تطبيقات الموثوقية العالية مثل التطبيقات العسكرية/الفضائية، وأنظمة السلامة/الأمان للسيارات (مثل الوسائد الهوائية، الفرامل)، أو المعدات الطبية الحرجة للحياة. لمثل هذه التطبيقات، تكون هناك حاجة إلى مكونات بمواصفات ومستويات تأهيل مختلفة.

8. المقارنة الفنية والتمييز

يقدم LED SMD 17-215، القائم على تقنية AIGaInP، مزايا للانبعاث الأحمر. مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP، توفر مصابيح LED من نوع AIGaInP عادةً كفاءة إضاءة أعلى، مما يؤدي إلى خرج أكثر سطوعًا لنفس تيار التشغيل، ونقاء لوني أفضل (أحمر مشبع). تقدم عبوة SMD مزايا كبيرة مقارنة بمصابيح LED ذات الثقب: بصمة أصغر بكثير، وملاءمة للتجميع الآلي، وموثوقية أفضل بسبب عدم وجود روابط سلكية يمكن أن تفشل تحت الاهتزاز. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة هي ميزة تمييز رئيسية عن مصابيح LED ذات الزوايا الضيقة، مما يجعلها مثالية لمؤشرات الألواح التي يجب رؤيتها من زوايا مختلفة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: ما المقاوم الذي أحتاجه لمصدر طاقة 5 فولت؟

ج: باستخدام أقصى VF وهو 2.35 فولت و IF مستهدف 20 مللي أمبير: R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 أوم. سيكون المقاوم القياسي 130 أو 150 أوم مناسبًا. تحقق دائمًا من التيار الفعلي في دائرةك.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 3.3 فولت؟

ج: نعم. باستخدام نفس الحساب مع VF نموذجي ~2.0 فولت: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 أوم. المقاوم 68 أوم هو قيمة شائعة. تأكد من أن المصدر يمكنه توفير التيار المطلوب.

س: لماذا يوجد نظام تصنيف (Binning)؟

ج: تسبب الاختلافات التصنيعية اختلافات طفيفة في الأداء. يقوم التصنيف بفرز مصابيح LED إلى مجموعات ذات معايير مضبوطة بإحكام (السطوع، اللون، الجهد)، مما يسمح للمصممين بتحقيق نتائج متسقة في منتجاتهم من خلال تحديد رموز المجموعات المطلوبة.

س: كيف أحدد الكاثود؟

ج: يتم وضع علامة على الكاثود عادةً. راجع رسم أبعاد العبوة في ورقة البيانات، والذي يظهر علامة خضراء أو شق على جانب واحد من جسم المكون. القطبية الصحيحة ضرورية للتشغيل.

10. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة لموجه شبكة (راوتر).تتطلب اللوحة عدة مصابيح LED حمراء ساطعة \"للطاقة\" و \"النشاط\" مرئية من الأمام والجوانب. يُعد 17-215 خيارًا ممتازًا بسبب زاوية رؤيته الواسعة البالغة 130 درجة. يختار المصمم مجموعة شدة الإضاءة R1 (112-140 ملي كانديلا) ومجموعة الطول الموجي السائد E6 (625.5-629.5 نانومتر) لضمان لون موحد، ساطع بدرجة كافية، ومتسق عبر جميع المؤشرات. يضع تخطيط PCB مصابيح LED بمسافات كافية ويستخدم مقاومًا محددًا للتيار محسوبًا لكل منها، متصلًا بدبوس GPIO لوحدة تحكم دقيقة بجهد 3.3 فولت. تتيح عبوة SMD تصميم لوحة مدمج ومنخفض الارتفاع. يتم تجميع المكونات باستخدام ملف تعريف إعادة التدفق المحدد، ويتم فتح الأكياس الحساسة للرطوبة قبل بدء عملية الإنتاج مباشرة لمنع عيوب اللحام المتعلقة بالرطوبة.

11. مبدأ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في هذا LED على الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n المصنوعة من مواد AIGaInP. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المضمن في الوصلة، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد هذه حاملات الشحنة، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AIGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، في الطيف الأحمر حول 632 نانومتر. يغلف عدسة راتنج الإيبوكسي الشريحة، ويوفر الحماية الميكانيكية، ويشكل حزمة خرج الضوء.

12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تمثل مصابيح LED من نوع SMD مثل 17-215 تقنية ناضجة ومعتمدة على نطاق واسع. يستمر اتجاه الصناعة نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، مما يسمح إما بخرج أكثر سطوعًا عند نفس التيار أو استهلاك طاقة أقل لنفس السطوع. هناك أيضًا اتجاه نحو التصغير، حيث أصبحت البصمات الأصغر للعبوات شائعة. علاوة على ذلك، فإن التقدم في تكنولوجيا الفوسفور وتصميم الشريحة يوسع نطاق الألون ويحسن تجسيد الألوان لمصابيح LED البيضاء، على الرغم من أن AIGaInP يظل التكنولوجيا السائدة عالية الكفاءة لمصابيح LED الحمراء أحادية اللون. يعد التركيز على الامتثال البيئي (RoHS، REACH، الخالي من الهالوجين) جانبًا دائمًا وحاسمًا في مواصفات وتصنيع المكونات.