ورقة بيانات LED SMD 17-21/R6C-AN2Q1B/3T - الأحمر اللامع - 20 مللي أمبير - 2.35 فولت كحد أقصى - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED من نوع جهاز مثبت على السطح (SMD) يشع ضوءًا أحمر لامعًا. يستخدم المكون رقاقة من AlGaInP مغلفة براتنج شفاف. تقدم عبوة SMD المدمجة مزايا كبيرة للتصميم الإلكتروني الحديث، مما يتيح كثافة أعلى للوحة ويساهم في تصغير حجم المعدات النهائية.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

تنبع الفوائد الأساسية لهذا المصباح من عبوته وامتثاله للمعايير:

• عبوة صديقة للأتمتة:يتم توريده على شريط بعرض 8 مم مثبت على بكرة قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة (Pick-and-Place).
• توافق قوي مع عمليات التصنيع:مصمم لتحمل عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري القياسية، مما يضمن تثبيتًا موثوقًا على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs).
• الامتثال البيئي:المنتج خالٍ من الرصاص (Pb-free) ويتوافق مع توجيهية RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• كفاءة المساحة والوزن:تعد صيغة SMD أصغر حجمًا وأخف وزنًا بشكل ملحوظ مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الأطراف. يسمح هذا التصغير بتصاميم أصغر للوحات الدوائر، وكثافة أعلى لتعبئة المكونات، ومتطلبات تخزين أقل، وفي النهاية، منتجات نهائية أكثر إحكاما.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا المصباح LED مناسب لمجموعة متنوعة من التطبيقات التي تتطلب مصدر إشارة أو إضاءة خلفية أحمر مضغوط وموثوق. تشمل حالات الاستخدام النموذجية:

• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة وإضاءة خلفية لوحة المفاتيح في الهواتف وآلات الفاكس.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:إضاءة خلفية مسطحة للشاشات الكريستالية السائلة (LCDs)، وإضاءة خلفية للمفاتيح والرموز على لوحات التحكم.
• الإشارة للأغراض العامة:أي تطبيق يتطلب مصدر ضوء أحمر ساطع وفعال في مساحة صغيرة جدًا.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمواصفات الكهربائية والبصرية والحرارية للمصباح LED. يتم تحديد جميع البيانات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود ويجب تجنبه في تصميم الدائرة.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الاتجاه العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• تيار الأمام المستمر (I_F):25 مللي أمبير. الحد الأقصى للتيار المستمر الذي يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• تيار الأمام الذروي (I_FP):60 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض مع دورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلو هرتز. يسمح بفترات قصيرة من السطوع الأعلى.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ملي واط. أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة، وتحسب كـ (الجهد الأمامي (V_F) × تيار الأمام (I_F)).
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -40°C إلى +85°C (التشغيل)، من -40°C إلى +90°C (التخزين).
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):2000 فولت (نموذج جسم الإنسان). إجراءات التعامل الصحيحة مع ESD ضرورية أثناء التجميع.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ، أو اللحام اليدوي عند 350 درجة مئوية لمدة تصل إلى 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة في ظل ظروف الاختبار القياسية (I_F= 20 مللي أمبير).

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من 36.0 مللي كانديلا كحد أدنى إلى 90.0 مللي كانديلا كحد أقصى، مع تسامح نموذجي يبلغ ±11%. هذا يحدد السطوع الملحوظ للمصباح LED.
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):زاوية واسعة نموذجية تبلغ 140 درجة. هذه هي الزاوية التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف الشدة عند 0 درجة (على المحور).
• الطول الموجي الذروي (λ_p):عادة 632 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):محدد بين 617.5 نانومتر و 633.5 نانومتر. يتوافق هذا الطول الموجي مع اللون الملحوظ للضوء وهو أكثر صلة بتعريف اللون من الطول الموجي الذروي.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):عادة 20 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ يعني عرض النطاق الأصغر لونًا أكثر أحادية اللون.
• الجهد الأمامي (V_F):يتراوح من 1.75 فولت إلى 2.35 فولت عند 20 مللي أمبير، مع تسامح يبلغ ±0.1 فولت. هذا هو انخفاض الجهد عبر المصباح LED أثناء التشغيل.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند انحياز عكسي 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء. يحتوي رقم الجزء 17-21/R6C-AN2Q1B/3T على رموز تصنيف للمعلمات الرئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (الرمز: N2، P1، P2، Q1)

يتم تجميع مصابيح LED بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 20 مللي أمبير. يحدد رمز التصنيف في رقم الجزء (مثل Q1) نطاق الشدة المضمون لتلك الوحدة المحددة.

• التصنيف N2:36.0 – 45.0 مللي كانديلا
• التصنيف P1:45.0 – 57.0 مللي كانديلا
• التصنيف P2:57.0 – 72.0 مللي كانديلا
• التصنيف Q1:72.0 – 90.0 مللي كانديلا

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد (الرمز: E4، E5، E6، E7)

يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (A) وتصنيفات بناءً على طولها الموجي السائد، والذي يحدد الدرجة الدقيقة للون الأحمر.

• التصنيف E4:617.5 – 621.5 نانومتر
• التصنيف E5:621.5 – 625.5 نانومتر
• التصنيف E6:625.5 – 629.5 نانومتر
• التصنيف E7:629.5 – 633.5 نانومتر

3.3 تصنيف الجهد الأمامي (الرمز: 0، 1، 2)

يتم تجميع مصابيح LED (B) وتصنيفها حسب انخفاض الجهد الأمامي عند 20 مللي أمبير. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دوائر تحديد التيار، خاصة عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي.

• التصنيف 0:1.75 – 1.95 فولت
• التصنيف 1:1.95 – 2.15 فولت
• التصنيف 2:2.15 – 2.35 فولت

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح سلوك الجهاز في ظل ظروف مختلفة. فهم هذه المنحنيات هو مفتاح التصميم الأمثل للدائرة.

4.1 شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام ودرجة الحرارة

خرج الضوء يتناسب طرديًا مع تيار الأمام. ومع ذلك، فإن العلاقة ليست خطية تمامًا، ويمكن أن تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا. علاوة على ذلك، تنخفض شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. يُظهر منحنى التخفيض أنه يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به لتيار الأمام عند التشغيل فوق 25 درجة مئوية لتجنب تجاوز حد تبديد الطاقة وضمان الموثوقية طويلة المدى.

4.2 الجهد الأمامي مقابل تيار الأمام

يُظهر منحنى IV هذا العلاقة الأسية النموذجية للدايود. يزداد الجهد الأمامي مع التيار. شكل المنحنى مهم لفهم المقاومة الديناميكية للمصباح LED ولحسابات إدارة الحرارة.

4.3 التوزيع الطيفي ونمط الإشعاع

يؤكد مخطط التوزيع الطيفي على الانبعاث الأحمر مع ذروة حول 632 نانومتر وعرض نطاق محدد. يمثل الرسم البياني للإشعاع (الرسم القطبي) زاوية المشاهدة البالغة 140 درجة بشكل مرئي، ويوضح كيفية توزيع شدة الضوء مكانيًا.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

يتم وضع المصباح LED في عبوة SMD مدمجة قياسية في الصناعة. الرسم التفصيلي ذو الأبعاد ضروري لإنشاء بصمة PCB (نمط اللحام) الصحيحة في برنامج CAD. تشمل الملاحظات الميكانيكية الرئيسية:

• جميع التسامحات غير المحددة هي ±0.1 مم.
• يحدد الرسم حجم الجسم، وأبعاد الأطراف (الطرفية)، وتخطيط الوسادة الموصى به لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي.
• يُشار إلى القطبية من خلال مخطط العبوة أو العلامة؛ التوجيه الصحيح أمر بالغ الأهمية لتشغيل الدائرة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل الصحيح واللحام أمران بالغا الأهمية للإنتاجية والموثوقية.

6.1 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في كيس حاجز مقاوم للرطوبة مع مجفف. لمنع ظاهرة "الفشار" (تشقق العبوة بسبب التمدد السريع للبخار أثناء إعادة التدفق)، يجب على المستخدمين الالتزام بما يلي:

• لا تفتح الكيس حتى تكون جاهزًا للاستخدام.
• قم بتخزين الأكياس غير المفتوحة عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية.
• بعد الفتح، فإن "عمر التخزين" هو سنة واحدة عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. يجب إعادة إغلاق الأجزاء غير المستخدمة.
• إذا تغير لون مؤشر المجفف أو تم تجاوز وقت التخزين، فإنه يلزم عملية تجفيف عند 60±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل إعادة التدفق.

6.2 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتم تحديد ملف تعريف إعادة تدفق خالٍ من الرصاص:

• التسخين المسبق:150–200 درجة مئوية لمدة 60–120 ثانية.
• الوقت فوق السائل (TAL):60–150 ثانية فوق 217 درجة مئوية.
• درجة الحرارة الذروية:حد أقصى 260 درجة مئوية، يتم الاحتفاظ بها لمدة لا تزيد عن 10 ثوانٍ. يجب ألا يتجاوز الوقت فوق 255 درجة مئوية 30 ثانية.
• معدلات التسخين/التبريد:حد أقصى 3 درجات مئوية/ثانية تسخينًا حتى الذروة، حد أقصى 6 درجات مئوية/ثانية تبريدًا من الذروة.
• مهم:يجب عدم إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين. تجنب الإجهاد الميكانيكي على المصباح LED أثناء التسخين ولا تشوه PCB بعد اللحام.

6.3 اللحام اليدوي وإعادة العمل

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فاستخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف ≤350 درجة مئوية، وقم بتسخين كل طرف لمدة ≤3 ثوانٍ، واستخدم مكواة بقدرة ≤25 واط. اترك فاصلًا زمنيًا لا يقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف. لا يُنصح بشدة بإعادة العمل. إذا كان لا مفر منه تمامًا، فيجب استخدام مكواة لحام مزدوجة الرأس متخصصة لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد ومنع التلف الحراري الميكانيكي لوصلات اللحام أو رقاقة LED.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED في شريط حامل بارز مع توفير الأبعاد. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم أيضًا تحديد أبعاد البكرة (قطر 7 بوصات) لتكون متوافقة مع مغذيات المعدات الآلية.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة حقول رئيسية: رقم جزء العميل (CPN)، رقم جزء الشركة المصنعة (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، ورموز التصنيف المحددة لشدة الإضاءة (CAT)، والطول الموجي السائد/اللون (HUE)، والجهد الأمامي (REF)، جنبًا إلى جنب مع رقم الدفعة التصنيعية.

8. اعتبارات التطبيق والتصميم

8.1 ضرورة تصميم الدائرة: تحديد التيار

هذه هي قاعدة التصميم الأكثر أهمية.مصباح LED هو جهاز يعمل بالتيار. جهد الأمامي له معامل درجة حرارة سالب ويختلف من وحدة إلى أخرى (كما هو موضح في التصنيف). لذلك،يجبتشغيله بواسطة مصدر تيار ثابت، أو بشكل أكثر شيوعًا، باستخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي. سيؤدي توصيل المصباح LED مباشرة بمصدر جهد، حتى لو كان مطابقًا لجهد V_Fالاسمي، إلى حدوث طفرة تيار غير مسيطر عليها تؤدي إلى فشل فوري. يتم حساب قيمة المقاوم باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، إلا أن التصميم الحراري الفعال يطيل العمر الافتراضي ويحافظ على السطوع. تأكد من أن وسادات PCB توفر تخفيفًا حراريًا كافيًا وتجنب وضع المصباح LED بالقرب من المكونات الأخرى المولدة للحرارة. التزم بمنحنى تخفيض تيار الأمامي لبيئات درجات الحرارة العالية.

8.3 التصميم البصري

تجعل زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 140 درجة هذا المصباح LED مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة أو وضوح الرؤية من زوايا متعددة. للحزم المركزة، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات). الراتنج الشفاف هو الأمثل لتحقيق أقصى إخراج ضوئي ممكن.

9. المقارنة التقنية والتمييز

المميزات الأساسية لهذا المكون هي مجموعته المحددة من المواد والعبوة والأداء:

• تقنية رقاقة AlGaInP:يشتهر نظام المواد هذا بإنتاج مصابيح LED حمراء وبرتقالية وعنبرية عالية الكفاءة مع سطوع ممتاز واستقرار لوني مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم.
• ميزة عبوة SMD:مقارنة بمصابيح LED ذات الثقوب، فإنها تقدم مزايا الحجم والوزن وسرعة التجميع المذكورة أعلاه، وهي معيارية للمكونات SMD الحديثة.
• التصنيف التفصيلي:يسمح التصنيف ثلاثي المعلمات (الشدة، الطول الموجي، الجهد) للمصممين باختيار أجزاء للتطبيقات التي تتطلب اتساقًا صارمًا في السطوع أو اللون أو السلوك الكهربائي، مما يقلل الحاجة إلى تعديلات الدائرة على خط الإنتاج.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED عند 30 مللي أمبير لسطوع أعلى؟

ج: لا. الحد الأقصى المطلق لتيار الأمام المستمر هو 25 مللي أمبير. يتجاوز هذا التصنيف يهدد الموثوقية وقد يسبب تلفًا دائمًا. للحصول على سطوع أعلى، اختر تصنيف LED بشدة إضاءة أعلى (مثل Q1) أو استخدم التشغيل النبضي ضمن I_FP rating.

س: تظهر ورقة البيانات V_Fقيمة نموذجية 2.0 فولت. لماذا تحتاج دائري إلى مصدر طاقة 3.3 فولت؟

ج: الجهد الإضافي مطلوب للتغلب على انخفاض الجهد عبر المقاوم المحدد للتيار. على سبيل المثال، لتشغيل المصباح LED عند 20 مللي أمبير من مصدر طاقة 3.3 فولت مع V_Fبقيمة 2.0 فولت، تحتاج إلى مقاوم: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 أوم. يقوم المقاوم بتبديد الطاقة الزائدة.

س: كيف أفسر رقم الجزء 17-21/R6C-AN2Q1B/3T؟

ج: بينما قد يكون اصطلاح التسمية الكامل خاصًا بالشركة المصنعة، يمكن استنتاج المقاطع الرئيسية: "17-21" تشير على الأرجح إلى نمط/حجم العبوة. "R6C" قد تشير إلى اللون (أحمر) ونوع الرقاقة. "AN2Q1B" يحتوي على رموز التصنيف: A (مجموعة الطول الموجي)، N2 (تصنيف الشدة)، Q1 (تصنيف الشدة)، B (مجموعة الجهد). "3T" قد تتعلق بتعبئة الشريط أو مراجعة.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو:تصميم لوحة مؤشرات حالة تحتوي على 10 مصابيح LED حمراء متطابقة، جميعها تعمل من خط طاقة ثابت 5 فولت. اتساق السطوع مهم.

خطوات التصميم:

1. اختيار التصنيف:اختر مصابيح LED من نفس تصنيف شدة الإضاءة (مثلًا، جميعها Q1: 72-90 مللي كانديلا) ونفس تصنيف الطول الموجي السائد (مثلًا، جميعها E6: 625.5-629.5 نانومتر) لضمان الاتساق البصري.
2. حساب المقاوم التسلسلي:استخدمالقيمة القصوى V_Fمن التصنيف (مثلًا، التصنيف 2: 2.35 فولت) لتصميم أسوأ حالة لضمان ألا يتجاوز التيار 20 مللي أمبير أبدًا. R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 أوم. استخدم القيمة القياسية الأقرب (130 أو 150 أوم). يوفر المقاوم 150 أوم هامش أمان: I_F= (5V - 2.35V) / 150 = ~17.7 مللي أمبير.
3. تخطيط PCB:ضع مصابيح LED باستخدام أبعاد العبوة. قم بتوصيل كل مصباح LED بمقاومه التسلسلي الخاص به بخط 5 فولت. تجنب توصيل عدة مصابيح LED على التوازي بمقاوم واحد، لأن الاختلافات الطفيفة في V_Fستسبب اختلالًا كبيرًا في التيار وتباينًا في السطوع.
4. التجميع:اتبع إرشادات التعامل مع الرطوبة وملف تعريف إعادة التدفق بدقة لضمان سلامة وصلة اللحام ومنع التلف.

12. مبدأ التشغيل

يتم إنتاج الضوء من خلال عملية تسمى الإضاءة الكهربائية داخل رقاقة أشباه الموصلات AlGaInP. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج في الوصلة، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من المواد من النوع n والنوع p على التوالي. تتحد حاملات الشحن هذه، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد للألومنيوم والغاليوم والإنديوم والفوسفيد في طبقات الرقاقة طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأحمر اللامع.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر الاتجاه العام في تكنولوجيا LED نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، وتحسين تجسيد الألوان، وزيادة كثافة الطاقة. بالنسبة لمصابيح LED من نوع المؤشر SMD مثل هذا، تشمل الاتجاهات مزيدًا من التصغير (مثل عبوات مقياس الرقاقة)، واعتمادًا أوسع لمواد عالية الأداء مثل InGaN للأزرق/الأخضر و AlGaInP للأحمر/البرتقالي، وتحسين الموثوقية في ظل الظروف البيئية القاسية. يعد التكامل مع الإلكترونيات الدافعة (مثل تنظيم التيار المدمج أو وحدات تحكم PWM) داخل العبوة أيضًا تطورًا مستمرًا لتبسيط تصميم دائرة المستخدم النهائي.