ورقة بيانات LED SMD 19-21/G6C-AL1M2LY/3T - الحجم 2.0x1.25x0.8 مم - الجهد 1.7-2.3 فولت - اللون الأصفر المخضر اللامع - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

إن 19-21/G6C-AL1M2LY/3T هو LED من نوع جهاز مثبت على السطح (SMD) مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب حجمًا مضغوطًا وموثوقية عالية وأداءً ثابتًا. ينتمي هذا المكون إلى عائلة عبوات 19-21، التي تتميز ببصمتها المصغرة، مما يجعلها مثالية للتصاميم المقيدة بالمساحة.

1.1 المزايا الأساسية وتحديد موقع المنتج

الميزة الأساسية لهذا LED هي حجمه المنخفض بشكل كبير مقارنة بمكونات نوع الإطار الرصاصي التقليدية. هذا التصغير يتيح عدة فوائد رئيسية للمصممين والمصنعين:

• حجم لوحة أصغر:يسمح بتخطيطات PCB أكثر إحكاما.
• كثافة تعبئة أعلى:تمكن من وضع المزيد من المكونات على لوحة واحدة، مما يزيد من الوظائف.
• تقليل مساحة التخزين:الحجم المادي الأصغر لكل من المكون وتعبئته (شريط 8 مم على بكرات 7 بوصات) يحسن من إدارة الخدمات اللوجستية والمخزون.
• تصميم خفيف الوزن:الوزن الأدنى أمر بالغ الأهمية للتطبيقات المحمولة والمصغرة حيث يكون كل جرام مهمًا.
• توافق التصنيع:الجهاز متوافق تمامًا مع معدات التركيب الآلي القياسية وعمليات اللحام السائدة، بما في ذلك إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري، مما يسهل الإنتاج بكميات كبيرة.

1.2 الامتثال والمعايير البيئية

تم تصميم هذا المنتج مع مراعاة اللوائح البيئية والسلامة الحديثة، مما يضمن قبولًا واسعًا في السوق:

• خالي من الرصاص:مصنع بدون رصاص، متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• خالي من الهالوجين:متوافق مع 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.
• الامتثال لـ REACH:يلتزم بلائحة REACH التابعة للاتحاد الأوروبي فيما يتعلق بتسجيل المواد الكيميائية وتقييمها والترخيص بها وتقييدها.

2. المواصفات الفنية والتفسير الموضوعي

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية للجهاز كما هو محدد في ورقة البيانات.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود ويجب تجنبه في التصاميم الموثوقة.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيارًا فوريًا للوصلة.
• تيار التشغيل الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير. الحد الأقصى لتيار التيار المستمر للتشغيل المستمر.
• تيار التشغيل الأمامي الذروي (I_FP):60 مللي أمبير (دورة عمل 1/10 @1 كيلو هرتز). مناسب للتشغيل النبضي القصير وليس للتيار المستمر.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ميلي واط. أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها عند Ta=25°C. التخفيض ضروري عند درجات حرارة محيطة أعلى.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) HBM:2000 فولت. يوفر مقياسًا لمتانة الجهاز ضد الكهرباء الساكنة، مصنفًا على أنه الفئة 2 وفقًا لنموذج جسم الإنسان (HBM).
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الموثوق.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +90°C.
• درجة حرارة اللحام:تحدد حدود الملف الحراري للتركيب.
  • لحام إعادة التدفق: ذروة 260°C كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ.
  • اللحام اليدوي: 350°C عند طرف المكواة لمدة أقصاها 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية (Ta=25°C)

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف الاختبار القياسية (I_F= 5 مللي أمبير).

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من 11.5 مللي شمعة (الحد الأدنى) إلى 28.5 مللي شمعة (الحد الأقصى)، مع تسامح نموذجي ±11%. هذا يحدد السطوع الملحوظ.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):100 درجة (نموذجي). هذه الزاوية الواسعة للرؤية تجعلها مناسبة للتطبيقات التي قد لا يتم فيها مشاهدة LED مباشرة.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):575 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون عنده الانبعاث الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d):569.5 نانومتر إلى 577.5 نانومتر. هذه المعلمة ترتبط ارتباطًا وثيقًا باللون الملحوظ (الأصفر المخضر اللامع) وتخضع للتصنيف.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي). عرض الطيف المنبعث عند نصف أقصى شدة (FWHM).
• جهد التشغيل الأمامي (V_F):1.70 فولت إلى 2.30 فولت عند I_F=5 مللي أمبير، مع تسامح نموذجي ±0.05 فولت. هذا النطاق بالغ الأهمية لحساب مقاومة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير عند V_R=5 فولت. تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن الجهاز غير مصمم للتشغيل العكسي؛ هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز LEDs إلى مجموعات. يستخدم هذا الجهاز ثلاث معلمات تصنيف مستقلة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تجميع LEDs بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند I_F=5 مللي أمبير. تمثل رموز المجموعات (L1، L2، M1، M2) مستويات سطوع تصاعدية، من 11.5-14.5 مللي شمعة (L1) إلى 22.5-28.5 مللي شمعة (M2). يمكن للمصممين اختيار مجموعة لتلبية متطلبات سطوع محددة.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يضمن هذا التصنيف اتساق اللون. يتم فرز الطول الموجي السائد بخطوات 2 نانومتر، مع رموز المجموعات من C16 (569.5-571.5 نانومتر) إلى C19 (575.5-577.5 نانومتر). يؤدي اختيار مجموعة أضيق إلى مظهر لوني أكثر تجانسًا عبر عدة LEDs في مصفوفة.

3.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تصنيف جهد التشغيل الأمامي بخطوات 0.1 فولت، من الرمز 19 (1.70-1.80 فولت) إلى الرمز 24 (2.20-2.30 فولت). معرفة مجموعة V_Fيمكن أن تساعد في تحسين تصميم دائرة تحديد التيار للكفاءة ولضمان سطوع ثابت عند تشغيل LEDs على التوازي.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف غير قياسية.

4.1 شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار التشغيل الأمامي

يظهر هذا المنحنى أن ناتج الضوء ليس متناسبًا خطيًا مع التيار. يزداد مع التيار ولكن قد يشبع أو يصبح أقل كفاءة عند التيارات الأعلى. التشغيل بالقرب من الحد الأقصى للتيار المقنن (25 مللي أمبير) قد لا ينتج عنه مكاسب سطوع متناسبة ويزيد من الحرارة.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

تقل كفاءة LED مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يُظهر هذا المنحنى عادةً انخفاضًا في ناتج الضوء مع زيادة درجة الحرارة المحيطة من 25°C نحو الحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل (+85°C). يجب أخذ هذا في الاعتبار في التصاميم للبيئات عالية الحرارة.

4.3 منحنى تخفيض تيار التشغيل الأمامي

هذا رسم بياني بالغ الأهمية لإدارة الحرارة. يظهر الحد الأقصى المسموح به لتيار التشغيل الأمامي المستمر كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع زيادة Ta، يجب تقليل الحد الأقصى لـ I_Fلمنع تجاوز درجة حرارة الوصلة للحدود الآمنة والحفاظ على الموثوقية طويلة الأمد.

4.4 توزيع الطيف ونمط الإشعاع

يؤكد مخطط توزيع الطيف على ناتج اللون الأصفر المخضر أحادي اللون المتمركز حول 575 نانومتر. يمثل الرسم البياني للإشعاع (الرسم القطبي) زاوية الرؤية البالغة 100 درجة بصريًا، ويظهر التوزيع الزاوي لشدة الضوء.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتمتع عبوة 19-21 بأبعاد اسمية تبلغ 2.0 مم في الطول، و1.25 مم في العرض، و0.8 مم في الارتفاع (تسامح ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك). تتضمن ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للأبعاد يظهر تخطيط الوسادة، ومخطط المكون، وعلامة تحديد الكاثود. تصميم البصمة الدقيق بناءً على هذا الرسم ضروري للحام ومحاذاة صحيحة.

5.2 تحديد القطبية

يتم تمييز الكاثود بوضوح على الجهاز، كما هو موضح في مخطط العبوة. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التركيب لضمان تشغيل الدائرة بشكل صحيح.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتم توفير ملف تعريف خالٍ من الرصاص مفصل:

• التسخين المسبق:150-200°C لمدة 60-120 ثانية.
• الوقت فوق السائل (217°C):60-150 ثانية.
• درجة الحرارة الذروية:260°C كحد أقصى.
• الوقت عند الذروة:10 ثوانٍ كحد أقصى.
• معدل التسخين/التبريد:الحد الأقصى 6°C/ثانية تسخين، 3°C/ثانية تبريد.

من الأهمية بمكان الالتزام بهذا الملف لتجنب الصدمة الحرارية وضمان وصلات لحام موثوقة دون الإضرار ببلاستيك الإيبوكسي أو الشريحة الخاصة بـ LED.

6.2 احتياطات حرجة

• تحديد التيار:مقاومة تحديد تيار خارجية إلزامية. LED هو جهاز يعمل بالتيار؛ يمكن أن يتسبب تغيير صغير في جهد التشغيل الأمامي في تغيير كبير في التيار، مما يؤدي إلى فشل سريع (احتراق).
• دورات إعادة التدفق:يجب ألا يتم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين لمنع الإجهاد الحراري المفرط.
• الإجهاد الميكانيكي:تجنب تطبيق إجهاد على جسم LED أثناء التسخين أو ثني PCB بعد اللحام.
• اللحام اليدوي:إذا لزم الأمر، استخدم مكواة لحام عند ≤350°C لمدة ≤3 ثوانٍ لكل طرف، بقوة تصنيفية ≤25 واط. اسمح بفترة تبريد ≥2 ثانية بين الأطراف. يحمل اللحام اليدوي مخاطر أعلى للتلف.
• الإصلاح:تجنب إعادة العمل بعد اللحام. إذا كان ذلك ضروريًا تمامًا، استخدم مكواة لحام مزدوجة الرأس لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد ورفع المكون بالتساوي لمنع تلف الوسادة.

7. التخزين والحساسية للرطوبة

هذا المكون حساس للرطوبة. يمكن أن يؤدي التعامل غير السليم إلى "انفشار" (تشقق العبوة) أثناء إعادة التدفق بسبب التبخر السريع للرطوبة الممتصة.

• الكيس غير المفتوح:لا تفتح كيس الحاجز المضاد للرطوبة حتى تصبح جاهزًا للاستخدام.
• مدة الصلاحية بعد الفتح:بعد الفتح، يجب استخدام LEDs خلال 168 ساعة (7 أيام) إذا تم تخزينها عند ≤30°C و≤60% رطوبة نسبية.
• إعادة التجفيف:إذا تم تجاوز وقت التخزين أو أظهر مؤشر المجفف التشبع، فإن التجفيف عند 60±5°C لمدة 24 ساعة مطلوب قبل الاستخدام.
• إعادة التعبئة:يجب إعادة إغلاق LEDs غير المستخدمة في الكيس المضاد للرطوبة مع مجفف جديد.

8. معلومات التعبئة والطلب

8.1 التعبئة القياسية

يتم توريد الجهاز في عبوة مقاومة للرطوبة:

• الشريط الحامل:شريط بعرض 8 مم.
• البكرة:بكرة قطرها 7 بوصات.
• الكمية:3000 قطعة لكل بكرة.
• التعبئة:تشمل مجففًا ومختومة في كيس ألومنيوم مضاد للرطوبة مع ملصقات مناسبة.

8.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات رئيسية للتتبع والتعريف:

• CPN:رقم منتج العميل.
• P/N:رقم منتج الشركة المصنعة (مثال: 19-21/G6C-AL1M2LY/3T).
• QTY:كمية التعبئة.
• CAT:رمز مجموعة شدة الإضاءة (مثال: L1، M2).
• HUE:رمز مجموعة اللونية/الطول الموجي السائد (مثال: C17، C19).
• REF:رمز مجموعة جهد التشغيل الأمامي (مثال: 20، 23).
• رقم الدفعة:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

9. اقتراحات التطبيق

9.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:مثالي لمؤشرات لوحة القيادة، والإضاءة الخلفية للمفاتيح، والإضاءة الخلفية المسطحة لشاشات LCD والرموز نظرًا لزاوية رؤيتها الواسعة ولونها المتسق.
• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية لوحة المفاتيح في الهواتف وأجهزة الفاكس وأجهزة الاتصالات الأخرى.
• مؤشرات عامة:حالة الطاقة، ومؤشرات الوضع، وردود الفعل البصرية العامة الأخرى في الإلكترونيات الاستهلاكية والأجهزة والتحكم الصناعي.

9.2 اعتبارات التصميم

• تشغيل التيار:استخدم دائمًا مقاومة على التوالي أو محرك تيار ثابت. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F, باستخدام الحد الأقصى لـ V_Fمن المجموعة أو ورقة البيانات لضمان عدم تجاوز التيار للحدود في أسوأ الظروف.
• إدارة الحرارة:للتشغيل المستمر في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من الحد الأقصى للتيار، ضع في اعتبارك تخطيط PCB لتبديد الحرارة. تجنب وضع LEDs بالقرب من مصادر حرارة أخرى.
• حماية ESD:نفذ إجراءات التعامل مع ESD القياسية أثناء التجميع. بينما يتمتع الجهاز بحماية 2 كيلو فولت HBM، قد تكون هناك حاجة إلى حماية إضافية على مستوى الدائرة في بيئات عالية المخاطر من ESD.
• التصميم البصري:قد تتطلب زاوية الرؤية الواسعة أدلة ضوئية أو موزعات إذا كان الشعاع الأكثر تركيزًا مطلوبًا. توفر عدسة الراتنج الشفافة استخراجًا جيدًا للضوء.

10. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بـ LEDs ذات الثقب المار القديمة أو عبوات SMD الأكبر، تقدم 19-21 مزيجًا مقنعًا من التصغير والأداء. عوامل التمييز الرئيسية لها هي بصمتها الصغيرة جدًا 2.0x1.25 مم ضمن فئة LED المؤشر منخفض الطاقة واستخدامها لمادة أشباه الموصلات AlGaInP، التي توفر كفاءة عالية ولونًا مشبعًا في طيف الأصفر المخضر. مقارنة ببعض العبوات المصغرة الأخرى، تحافظ على تخطيط وسادة قياسي نسبيًا ومستوى حساسية رطوبة قوي، مما يجعلها خيارًا موثوقًا للتجميع الآلي.

11. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من مصدر منطقي 3.3 فولت أو 5 فولت؟

ج: لا. يجب عليك دائمًا استخدام مقاومة تحديد تيار. على سبيل المثال، مع مصدر 3.3 فولت و V_Fنموذجي 2.0 فولت عند 5 مللي أمبير، هناك حاجة إلى مقاومة (3.3V - 2.0V) / 0.005A = 260Ω. استخدم دائمًا الحد الأقصى لـ V_Fمن ورقة البيانات (2.3 فولت) لتصميم متحفظ: (3.3V - 2.3V) / 0.005A = 200Ω.

س: لماذا إجراء التخزين والتجفيف مهم جدًا؟

ج: تمتص مكونات SMD الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن أن تتحول هذه الرطوبة إلى بخار بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا كافيًا لتشقق عبوة الإيبوكسي ("انفشار")، مما يؤدي إلى فشل فوري أو كامن.

س: ماذا تعني رموز المجموعات لتصميمي؟

ج: إذا كان تطبيقك يتطلب مظهرًا موحدًا (مثل مصفوفة من LEDs)، يجب عليك تحديد مجموعات ضيقة للطول الموجي السائد (HUE) وشدة الإضاءة (CAT). لمؤشر واحد، عادةً ما تكون المجموعات القياسية كافية. يمكن أن تساعد مجموعة جهد التشغيل الأمامي (REF) إذا كنت تقوم بتشغيل العديد من LEDs على التوازي لضمان توزيع تيار متساوٍ.

12. حالة تصميم واستخدام عملية

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات حالة متعددة لجهاز محمول.

يحتاج المصمم إلى 5 LEDs صفراء مخضرة متطابقة لإظهار حالة البطارية والاتصال والوضع على جهاز صغير يعمل بالبطارية.

1. اختيار المكون:تم اختيار LED 19-21 لحجمه الصغير واستهلاكه المنخفض للطاقة ولونه المناسب.
2. مواصفات التصنيف:لضمان أن تبدو جميع الـ 5 LEDs متطابقة، يحدد المصمم مجموعة واحدة ضيقة لكل من CAT (مثال: M1 فقط) و HUE (مثال: C18 فقط) في طلب الشراء.
3. تصميم الدائرة:يتم تشغيل الجهاز بواسطة خلية زر 3.0 فولت. باستخدام الحد الأقصى لـ V_F2.3 فولت وهدف I_F5 مللي أمبير لسطوع كافٍ وعمر بطارية طويل، يتم حساب مقاومة تحديد التيار: R = (3.0V - 2.3V) / 0.005A = 140Ω. تم اختيار مقاومة قياسية 150Ω.
4. تخطيط PCB:تسمح بصمة 19-21 المضغوطة بوضع الـ 5 LEDs بالقرب من بعضها البعض. تضمن علامة الكاثود على الطبقة الحريرية الاتجاه الصحيح.
5. التجميع:تتلقى المصنع البكرات، التي يتم تخزينها في أكياسها المختومة حتى يصبح خط الإنتاج جاهزًا. تخضع PCB لدورة إعادة تدفق واحدة باستخدام الملف المحدد.
6. النتيجة:المنتج النهائي لديه لوحة مؤشرات نظيفة ذات مظهر احترافي مع LEDs ساطعة بشكل موحد وملونة بشكل متسق، وذلك بفضل اختيار المجموعة المناسب وتصميم الدائرة.

13. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد هذا LED على تكنولوجيا أشباه الموصلات فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم (AlGaInP). عندما يتم تطبيق جهد تشغيل أمامي يتجاوز جهد الوصلة للدايود، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من المواد من النوع n والنوع p على التوالي. تتحد هذه حاملات الشحنة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأصفر المخضر اللامع (~575 نانومتر). يحمي مغلف راتنج الإيبوكسي الشفاف شريحة أشباه الموصلات، ويعمل كعدسة لتشكيل ناتج الضوء، ويعزز استخراج الضوء من الشريحة.

14. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تمثل عبوة 19-21 الاتجاه المستمر في الإلكترونيات نحو التصغير وتكنولوجيا التركيب على السطح. الانتقال من العبوات ذات الأطراف الرصاصية إلى SMDs مثل هذه يمكّن من التجميع الآلي عالي السرعة للالتقاط والوضع، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف التصنيع ويزيد الموثوقية من خلال إزالة خطوات اللحام اليدوي. يمثل استخدام مادة AlGaInP تقدمًا مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP، حيث يوفر كفاءة إضاءة أعلى وألوانًا أكثر حيوية وتشبعًا. علاوة على ذلك، فإن الامتثال لمعايير الخلو من الرصاص والهالوجين و REACH يعكس التحول الصناعي الواسع نحو عمليات وتقنيات تصنيع مستدامة بيئيًا، وهو الآن شرط حاسم للوصول إلى السوق العالمية.