ورقة بيانات LED SMD 91-21SURC/S530-A6/TR7 - 2.0x1.25x1.1mm - 2.0V - 60mW - أحمر ساطع - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لـ LED من نوع SMD برقم الجزء 91-21SURC/S530-A6/TR7. هذا المكون هو LED أحادي اللون، أحمر ساطع، مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب التصغير والموثوقية والتجميع الفعال.

تكمن الميزة الأساسية لهذا LED في حزمته المدمجة القياسية EIA، التي تبلغ أبعادها تقريبًا 2.0 مم × 1.25 مم × 1.1 مم. هذه المساحة الصغيرة تتيح تقليصًا كبيرًا في حجم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، وتسمح بكثافة أعلى للمكونات، وتقلل من مساحة التخزين المطلوبة، وتساهم في النهاية في تطوير معدات نهائية أصغر حجمًا. وزنه الخفيف يجعله خيارًا مثاليًا للتطبيقات المصغرة والمحمولة. علاوة على ذلك، فإن الحزمة متوافقة تمامًا مع معدات التجميع الآلي، مما يضمن دقة وضع عالية واتساقًا في بيئات التصنيع ذات الأحجام الكبيرة.

المنتج متوافق مع التوجيهات البيئية والسلامة الرئيسية. يتم تصنيعه كمكون خالٍ من الرصاص. يظل المنتج نفسه ضمن مواصفات النسخة المتوافقة مع RoHS (تقييد المواد الخطرة). كما أنه يتوافق مع لوائح REACH التابعة للاتحاد الأوروبي 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.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. هذه القيم ليست للتشغيل المستمر.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الموصى به للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):60 مللي أمبير. يمكن تطبيق هذا التيار في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلو هرتز.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للحزمة تبديدها عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25 درجة مئوية. قد يكون من الضروري تخفيض التصنيف في درجات الحرارة الأعلى.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تم تصميم الجهاز للعمل ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):2000 فولت. يجب اتباع إجراءات التعامل المناسبة مع ESD.
• درجة حرارة اللحام:للحام الريفو، يتم تحديد درجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. للحام اليدوي، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس الخصائص الكهروضوئية في حالة اختبار قياسية لدرجة حرارة محيطة تبلغ 25 درجة مئوية وتيار أمامي 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. تحدد هذه المعلمات إخراج الضوء والأداء الكهربائي.

• شدة الإضاءة (I_v):القيمة النموذجية هي 1232 مللي كانديلا، مع حد أدنى 802 مللي كانديلا. هذا يشير إلى إخراج ساطع جدًا بالنسبة لحجمه.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):25 درجة (نموذجي). هذه زاوية رؤية ضيقة نسبيًا، تركز إخراج الضوء في حزمة موجهة للأمام.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):632 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):624 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، مما يحدد اللون على أنه أحمر ساطع.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي). يقيس هذا عرض الطيف المنبعث عند نصف أقصى شدة (FWHM).
• الجهد الأمامي (V_F):2.0 فولت (نموذجي)، مع نطاق من 1.7 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.4 فولت (الحد الأقصى) عند 20 مللي أمبير. مقاوم خارجي للحد من التيار إلزامي لمنع الانفجار الحراري، حيث أن V_Fلـ LED له معامل درجة حرارة سالب.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي 5 فولت.

2.3 اختيار الجهاز والتقسيم إلى فئات

يستخدم LED مادة شريحة AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) لإنتاج لونه الأحمر الساطع. عدسة الراتنج شفافة تمامًا، مما يزيد من إخراج الضوء ويحافظ على نقاء اللون. تشير ورقة البيانات إلى وجود نظام تقسيم إلى فئات للمعايير الرئيسية، على الرغم من عدم تقديم تفاصيل رموز الفئات في المقتطف. عادةً، تتضمن مثل هذه الأنظمة التصنيف على أساس:

• شدة الإضاءة (CAT):تجميع LEDs بناءً على إخراج الضوء المقاس.
• الطول الموجي السائد / اللون (HUE):تجميع LEDs بناءً على نقطة اللون الدقيقة.
• الجهد الأمامي (REF):تجميع LEDs بناءً على V_F characteristics.

يسمح هذا التقسيم للمصممين باختيار LEDs ذات أداء متطابق بدقة للتطبيقات التي تتطلب الاتساق، مثل مصفوفات الإضاءة الخلفية أو مجموعات مؤشرات الحالة.

3. تحليل منحنيات الأداء

بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية لمثل هذا LED ستشمل:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي (I_vمقابل I_F):يظهر هذا المنحنى كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة شبه خطية عند التيارات الأعلى بسبب التسخين وانخفاض الكفاءة.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي (V_Fمقابل I_F):هذا هو منحنى I-V للدايود، يظهر العلاقة الأسية. إنه حاسم لتصميم دائرة القيادة.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة (I_vمقابل T_a):يوضح هذا المنحنى تأثير التبريد الحراري، حيث ينخفض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. فهم هذا هو مفتاح الإدارة الحرارية في التطبيقات عالية الطاقة أو ذات درجة الحرارة المحيطة العالية.
• توزيع القدرة الطيفية:رسم بياني يظهر شدة الضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة، متمركز حول 632 نانومتر بعرض نطاق ~20 نانومتر.

4. معلومات الميكانيكية والتغليف

4.1 أبعاد مخطط التغليف

يتم وضع LED في حزمة SMD قياسية. تشمل الأبعاد الرئيسية (نموذجية، بالملم، تسامح ±0.1 ما لم يُذكر) طول الجسم حوالي 2.0 مم، وعرض 1.25 مم، وارتفاع 1.1 مم. تتضمن الحزمة طرفي أنود/كاثود للحام. يشير مؤشر القطبية (على الأرجح شق أو علامة على الحزمة) إلى الكاثود. يجب الرجوع إلى الرسومات الميكانيكية التفصيلية لتصميم تخطيط الوسادة الدقيق على PCB لضمان اللحام والمحاذاة المناسبة.

4.2 التغليف للنقل والتعامل

يتم توريد المكونات بتنسيق الشريط والبكرة المتوافق مع التجميع الآلي. يتم تعبئتها على شريط بعرض 12 مم مثبت على بكرة قطرها 7 بوصات. تحتوي كل بكرة على 1000 قطعة. بالنسبة للحساسية للرطوبة، يتم إغلاق البكرات داخل كيس مقاوم للرطوبة من الألومنيوم مع مجفف. يوفر ملصق على الكيس معلومات حرجة بما في ذلك رقم المنتج، رقم الدفعة، الكمية، ورموز التقسيم المذكورة أعلاه (CAT، HUE، REF).

5. إرشادات اللحام والتركيب والتعامل

5.1 التخزين والحساسية للرطوبة

هذا LED حساس للرطوبة. قبل فتح الكيس المغلق، يجب تخزينه عند ≤ 30 درجة مئوية و ≤ 90% رطوبة نسبية. بعد الفتح، "عمر الأرضية" (الوقت الذي يمكن أن تتعرض فيه المكونات لظروف المصنع المحيطة) هو 72 ساعة عند ≤ 30 درجة مئوية و ≤ 60% رطوبة نسبية. يجب إعادة إغلاق الأجزاء غير المستخدمة في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف جديد. إذا تغير لون مؤشر المجفف أو تم تجاوز وقت التعرض، فإنه يلزم معالجة بالخبز عند 60 ± 5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل اللحام.

5.2 ملف تعريف لحام الريفو

تم تحديد ملف تعريف لحام الريفو خالٍ من الرصاص:

• التسخين المسبق:منحدر من المحيط إلى 150-200 درجة مئوية في 60-120 ثانية (أقصى معدل منحدر 3 درجة مئوية/ثانية).
• الريفو:يجب أن يكون الوقت فوق السائل (217 درجة مئوية) 60-150 ثانية. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة الذروية 260 درجة مئوية، ويجب أن يكون الوقت ضمن 5 درجات مئوية من الذروة بحد أقصى 10 ثوانٍ. يجب ألا يتجاوز الوقت فوق 255 درجة مئوية 30 ثانية.
• التبريد:أقصى معدل تبريد 6 درجة مئوية/ثانية.

يجب عدم إجراء لحام الريفو أكثر من مرتين على نفس المكون. يجب عدم تطبيق أي إجهاد ميكانيكي على LED أثناء التسخين أو التبريد.

5.3 اللحام اليدوي والإصلاح

إذا كان اللحام اليدوي لا مفر منه، فاستخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف ≤ 350 درجة مئوية وقم بتطبيق الحرارة على كل طرف لمدة ≤ 3 ثوانٍ. يجب أن تكون قوة المكواة ≤ 25 واط. اسمح بفاصل تبريد لا يقل عن 2 ثانية بين لحام كل طرف. لا ينصح بشدة بالإصلاح. إذا كان ضروريًا تمامًا، فيجب استخدام مكواة لحام مزدوجة الرأس مصممة لمكونات SMD لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد ورفع الجزء دون الإضافة بوسادات PCB أو المكون. يجب التحقق من تأثير الإصلاح على أداء LED.

6. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

6.1 التطبيقات النموذجية

هذا LED SMD المدمج عالي السطوع مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك:

• مؤشرات حالة صغيرة في المعدات الاستهلاكية والصناعية الداخلية.
• إضاءة خلفية مسطحة لألواح LCD، مفاتيح الغشاء، والرموز.
• مؤشر وإضاءة خلفية في معدات أتمتة المكاتب (الطابعات، الماسحات الضوئية).
• مؤشرات الأجهزة التي تعمل بالبطارية (مثل الأدوات المحمولة، الأجهزة الطبية).
• أضواء المؤشر في معدات الصوت/الفيديو.
• إضاءة خلفية للوحات عدادات السيارات (المؤشرات الثانوية) ومفاتيح التحكم.
• مؤشرات معدات الاتصالات (الهواتف، أجهزة الفاكس).

6.2 اعتبارات التصميم الحرجة

• الحد من التيار:مقاوم خارجي على التوالي إلزامي لضبط التيار الأمامي. يجب تصميم دائرة القيادة لمنع تيارات الذروة أو تجاوز القيم القصوى المطلقة.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مسار حراري جيد عبر وسادات PCB مهم للحفاظ على شدة الإضاءة والموثوقية طويلة المدى، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بالقرب من أقصى تيار.
• حماية ESD:تنفيذ حماية ESD مناسبة على خطوط الإدخال واتباع إجراءات التعامل المناسبة أثناء التجميع.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية 25 درجة حزمة موجهة. للإضاءة الأوسع، قد تكون البصريات الثانوية (الموزعات، أدلة الضوء) مطلوبة.

7. الموثوقية وضمان الجودة

يخضع المنتج لمجموعة شاملة من اختبارات الموثوقية التي أجريت بمستوى ثقة 90% ونسبة عيوب التسامح للدفعة (LTPD) تبلغ 10%. تشمل عناصر الاختبار الرئيسية:

• مقاومة لحام الريفو (260 درجة مئوية/10 ثوانٍ).
• الصدمة الحرارية (-10 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية).
• دورة درجة الحرارة (-40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية).
• التخزين في درجة حرارة عالية/رطوبة عالية (85 درجة مئوية/85% رطوبة نسبية، 1000 ساعة مع انحياز).
• التخزين في درجات حرارة عالية ومنخفضة.
• اختبار عمر التشغيل بالتيار المستمر (1000 ساعة عند 20 مللي أمبير).

تتحقق هذه الاختبارات من متانة LED تحت ضغوط بيئية وتشغيلية مختلفة، مما يضمن تلبية معايير الصناعة للجودة والمتانة في المنتجات النهائية.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بتقنيات LED القديمة ذات الثقب المار، يقدم هذا LED SMD مزايا كبيرة: مساحة أصغر بكثير، وملاءمة للتجميع الآلي عالي السرعة، وأداء حراري أفضل بسبب التركيب المباشر على PCB. ضمن فئة LED SMD، فإن عوامل التمييز الرئيسية هي مزيجه المحدد من شدة إضاءة عالية جدًا (1232 مللي كانديلا نموذجي) من حزمة صغيرة 2.0 مم، ولون أحمر ساطع محدد جيدًا من تقنية AlGaInP، والامتثال الشامل للمعايير البيئية (RoHS، REACH، خالٍ من الهالوجين). تجعل زاوية الرؤية الضيقة منه متفوقًا للتطبيقات التي تتطلب حزمة موجهة بدلاً من انبعاث في جميع الاتجاهات.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

9.1 ما قيمة المقاوم التي يجب استخدامها لتشغيل هذا LED بتيار 20 مللي أمبير من مصدر 5 فولت؟

باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F. مع V_Fنموذجي 2.0 فولت، R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. لمراعاة أقصى V_F(2.4V) وضمان ألا يتجاوز التيار 25 مللي أمبير، احسب لأسوأ حالة: R_min= (5V - 1.7V) / 0.025A = 132 Ω. مقاوم قياسي 150 Ω هو نقطة بداية جيدة، يوفر حوالي 20 مللي أمبير مع LED نموذجي. تحقق دائمًا من التيار الفعلي في الدائرة.

9.2 هل يمكنني استخدام تعديل عرض النبضة (PWM) لتعتيم هذا LED؟

نعم، PWM هي طريقة فعالة لتعتيم LEDs. يجب ألا يتجاوز التيار الأمامي أثناء نبضة "التشغيل" تصنيف التيار الأمامي الذروي (60 مللي أمبير عند دورة عمل 1/10، 1 كيلو هرتز). للتعتيم، تأكد من أن تردد PWM مرتفع بما يكفي (عادة >100 هرتز) لتجنب الوميض المرئي.

9.3 لماذا إجراءات التخزين والتعامل صارمة جدًا؟

يمكن لحزمة الراتنج البلاستيكية امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام الريفو عالية الحرارة، يمكن أن تتمدد هذه الرطوبة المحبوسة بسرعة، مما يسبب انفصالًا داخليًا أو "انفجارًا"، مما يؤدي إلى تشقق الحزمة وتدمير LED. يمنع مستوى الحساسية للرطوبة (MSL) وإجراءات الخبز هذا الوضع الفاشل.

10. مبدأ التشغيل والتكنولوجيا

يعتمد هذا LED على تقنية أشباه الموصلات AlGaInP. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد الوصلة للدايود، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. في مواد AlGaInP، يطلق هذا الاتحاد الطاقة بشكل أساسي في شكل فوتونات في المنطقة الحمراء إلى الكهرمانية من الطيف المرئي. يحدد التركيب السبائكي المحدد للألومنيوم، الغاليوم، الإنديوم، والفوسفور طاقة فجوة النطاق الدقيقة وبالتالي الطول الموجي السائد للضوء المنبعث، وهو أحمر ساطع في هذه الحالة. تغلف عدسة الإيبوكسي الشفافة تمامًا الشريحة، وتوفر حماية ميكانيكية، وتشكل حزمة إخراج الضوء.