ورقة بيانات LED SMD 17-215/G6C-FN2P2B/3T - أصفر أخضر ساطع - 2.0x1.25x0.8 مم - 2.35 فولت كحد أقصى - 60 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يعد 17-215/G6C-FN2P2B/3T مصباح LED من نوع الأجهزة المركبة على السطح (SMD) مصمم للتجميعات الإلكترونية عالية الكثافة. يستخدم هذا المكون رقاقة شبه موصلة من نوع AIGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) لإنتاج ضوء أصفر أخضر ساطع. تكمن ميزته الأساسية في بصمته المصغرة، مما يتيح تقليصًا كبيرًا في حجم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، وزيادة كثافة تجميع المكونات، ويساهم في النهاية في تطوير معدات نهائية أصغر حجمًا وأخف وزنًا. يتم توريد الجهاز على شكل شريط قياسي بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي (pick-and-place)، مما يبسط عمليات التصنيع ذات الأحجام الكبيرة.

يصنف LED كنوع أحادي اللون ويتم تصنيعه باستخدام مواد خالية من الرصاص. وهو متوافق مع اللوائح البيئية والسلامة الدولية الرئيسية، بما في ذلك توجيهية الاتحاد الأوروبي لتقييد المواد الخطرة (RoHS)، ولائحة تسجيل وتقييم وترخيص وتقييد المواد الكيميائية (REACH)، ومعايير خالية من الهالوجين (مع البرومين <900 جزء في المليون، الكلور <900 جزء في المليون، ومجموعهما <1500 جزء في المليون). يضمن هذا الامتثال ملاءمته لمجموعة واسعة من الأسواق والتطبيقات العالمية ذات المتطلبات الصارمة للمواد.

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد استخدام هذه القيم في التشغيل العادي. بالنسبة لمصباح LED 17-215، فإن الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر (I_F) مقدر بـ 25 مللي أمبير. في ظل ظروف النبض مع دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز، يمكن أن يصل تيار الذروة الأمامي (I_FP) إلى 60 مللي أمبير. الحد الأقصى المسموح به لجهد العكس (V_R) هو 5 فولت؛ من المهم ملاحظة أن الجهاز غير مصمم للعمل في انحياز عكسي، وهذا التقييم ينطبق بشكل أساسي على حالة اختبار تيار العكس (I_R). يجب ألا تتجاوز تبديد الطاقة الكلي (P_d) 60 ميغاواط، محسوبة كحاصل ضرب جهد الأمام في تيار الأمام. يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهروستاتيكي (ESD) بقيمة 2000 فولت وفقًا لنموذج جسم الإنسان (HBM). يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr) من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، بينما تمتد درجة حرارة التخزين (T_stg) قليلاً إلى +90 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم تحديد الأداء الكهروضوئي في حالة اختبار قياسية لدرجة حرارة المحيط (T_a) عند 25 درجة مئوية وتيار أمامي قدره 20 مللي أمبير. تتراوح شدة الإضاءة (I_v) بشكل نموذجي من 36.00 ميللي كانديلا إلى 72.00 ميللي كانديلا، مع تسامح محدد يبلغ ±11%. يتميز التوزيع المكاني للضوء بزاوية رؤية واسعة (2θ_1/2) تبلغ 130 درجة، مما يوفر إضاءة واسعة. يتم تحديد الخصائص الطيفية بواسطة طول موجة الذروة (λ_p) عند 575 نانومتر ونطاق الطول الموجي السائد (λ_d) من 570.00 نانومتر إلى 574.50 نانومتر (تسامح ±1 نانومتر). عرض النطاق الطيفي (Δλ) هو حوالي 20 نانومتر. يتراوح جهد الأمام (V_F) بشكل نموذجي من 1.75 فولت إلى 2.35 فولت عند 20 مللي أمبير، مع تسامح يبلغ ±0.1 فولت. يتم ضمان أن يكون تيار العكس (I_R) أقل من أو يساوي 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي قدره 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات بناءً على معايير الأداء الرئيسية. يسمح هذا للمصممين باختيار مكونات تلبي متطلبات تطبيقية محددة للسطوع واللون والسلوك الكهربائي.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى ثلاث فئات رئيسية مقاسة عند I_F= 20 مللي أمبير:

• الفئة N2:36.00 ميللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 45.00 ميللي كانديلا (الحد الأقصى)
• الفئة P1:45.00 ميللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 57.00 ميللي كانديلا (الحد الأقصى)
• الفئة P2:57.00 ميللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 72.00 ميللي كانديلا (الحد الأقصى)

التسامح لشدة الإضاءة داخل الفئة هو ±11%.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

الطول الموجي السائد، الذي يرتبط ارتباطًا وثيقًا باللون المدرك، مقسم إلى ثلاث فئات:

• الفئة CC2:570.00 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 571.50 نانومتر (الحد الأقصى)
• الفئة CC3:571.50 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 573.00 نانومتر (الحد الأقصى)
• الفئة CC4:573.00 نانومتر (الحد الأقصى) إلى 574.50 نانومتر (الحد الأقصى)

التسامح للطول الموجي السائد هو ±1 نانومتر.

3.3 تصنيف جهد الأمام

يتم فرز جهد الأمام إلى ثلاث فئات للمساعدة في تصميم الدائرة، خاصة لحساب مقاومة تحديد التيار وتصميم مصدر الطاقة:

• الفئة 0:1.75 فولت (الحد الأدنى) إلى 1.95 فولت (الحد الأقصى)
• الفئة 1:1.95 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.15 فولت (الحد الأقصى)
• الفئة 2:2.15 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.35 فولت (الحد الأقصى)

التسامح لجهد الأمام هو ±0.1 فولت.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يشير ملف PDF إلى وجود منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية في الصفحة 5، إلا أن الرسوم البيانية المحددة غير مرفقة في محتوى النص. عادةً، تتضمن أوراق البيانات هذه منحنيات توضح العلاقة بين تيار الأمام وشدة الإضاءة، وجهد الأمام مقابل تيار الأمام، والشدة الضوئية النسبية كدالة لدرجة حرارة المحيط. هذه المنحنيات ضرورية للمصممين لفهم سلوك الجهاز في ظل ظروف غير قياسية. على سبيل المثال، عادةً ما تنخفض شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة حرارة المحيط. كما أن لجهد الأمام معامل درجة حرارة سالب، مما يعني أنه ينخفض قليلاً مع زيادة درجة الحرارة. يجب على المصممين الرجوع إلى البيانات الرسومية لتخفيض تصنيف الأداء بشكل مناسب لبيئة التشغيل المحددة لديهم ولضمان قيادة تيار ثابت عبر نطاق درجة الحرارة المقصود.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتميز مصباح LED SMD 17-215 بعبوة مدمجة. الأبعاد الرئيسية (بالمليمترات) هي كما يلي، مع تسامح عام يبلغ ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك: الطول الكلي للعبوة هو 2.0 مم، العرض 1.25 مم، والارتفاع 0.8 مم. يتضمن الجهاز طرفي أنود/كاثود للتوصيل الكهربائي. يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة، بما في ذلك تباعد الوسادات، حجم الأطراف، وهندسة العدسة في ورقة البيانات لتوجيه تصميم نمط اللوحة (land pattern) على PCB للحصول على لحام واستقرار ميكانيكي مثاليين.

5.2 تحديد القطبية

القطبية الصحيحة ضرورية لتشغيل LED. يوضح رسم العبوة في ورقة البيانات بوضوح طرفي الأنود والكاثود. عادةً، قد يتم تمييز طرف واحد أو يكون له شكل مختلف (مثل شق أو زاوية مشطوفة) لتسهيل التعرف البصري أثناء التجميع اليدوي أو الفحص. يجب على المصممين التأكد من أن بصمة PCB تعكس هذه القطبية لمنع وضع غير صحيح.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق (Reflow)

مصباح LED متوافق مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري. للحام الخالي من الرصاص، يجب اتباع ملف درجة حرارة محدد:

• التسخين المسبق:منحدر من درجة حرارة المحيط إلى 150-200 درجة مئوية على مدى 60-120 ثانية.
• النقع/إعادة التدفق:الحفاظ على درجة حرارة أعلى من 217 درجة مئوية (درجة حرارة السيولة) لمدة 60-150 ثانية. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260 درجة مئوية، ويجب ألا تزيد المدة فوق 255 درجة مئوية عن 30 ثانية كحد أقصى.
• التبريد:يجب ألا يتجاوز معدل التبريد الأقصى 6 درجات مئوية في الثانية.

يوصى بشدة بعدم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين لمنع تلف إجهاد حراري لعبوة LED والوصلات السلكية الداخلية.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي لا مفر منه، فيجب توخي الحذر الشديد. يجب أن تكون درجة حرارة طرف مكواة اللحام أقل من 350 درجة مئوية، ويجب ألا تتجاوز مدة التلامس مع كل طرف 3 ثوانٍ. يجب أن تكون قوة مكواة اللحام 25 واط أو أقل. يجب ترك فاصل زمني لا يقل عن 2 ثانية بين لحام كل طرف. يُقترح استخدام مكواة لحام برأس مزدوج للإصلاح لتقليل الإجهاد الحراري، ولكن بشكل عام لا يُنصح بالإصلاح بعد اللحام الأولي.

6.3 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس حاجزة مقاومة للرطوبة مع مجفف. يجب عدم فتح الكيس حتى تكون المكونات جاهزة للاستخدام. بعد الفتح:

• يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة عند 30 درجة مئوية أو أقل ورطوبة نسبية 60% أو أقل.
• "عمر الأرضية" بعد فتح الكيس هو 168 ساعة (7 أيام).
• إذا لم يتم استخدامها خلال هذه الفترة، يجب إعادة تعبئة مصابيح LED المتبقية مع مجفف.
• إذا تغير لون مؤشر المجفف أو تم تجاوز وقت التعرض، فإنه يلزم معالجة بالخبز عند 60 درجة مئوية ±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات البكرة والشريط الحامل

يتم توريد المنتج في شريط حامل قياسي من نوع "ammo pack" بعرض 8 مم، ملفوف على بكرة قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم توفير أبعاد مفصلة للبكرة، وجيوب الشريط الحامل، وشريط الغطاء لضمان التوافق مع مغذيات التشغيل الآلي.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق التعبئة على عدة رموز رئيسية للتتبع والمواصفات:

• CPN:رقم منتج العميل (كما يعينه المشتري).
• P/N:رقم منتج الشركة المصنعة (17-215/G6C-FN2P2B/3T).
• QTY:كمية التعبئة (مثال: 3000).
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (مثال: N2, P1, P2).
• HUE:إحداثيات اللونية ورتبة الطول الموجي السائد (مثال: CC2, CC3, CC4).
• REF:رتبة جهد الأمام (مثال: 0, 1, 2).
• LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

اللون الأصفر الأخضر الساطع والحجم المدمج يجعلان هذا LED مناسبًا لوظائف مؤشر وإضاءة خلفية متنوعة:

• داخلية السيارات:إضاءة خلفية لأدوات لوحة القيادة، والمفاتيح، وألواح التحكم.
• الاتصالات:مؤشرات الحالة وإضاءة خلفية لوحة المفاتيح في الهواتف، وأجهزة الفاكس، وأجهزة الاتصالات الأخرى.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:إضاءة خلفية مسطحة لعروض LCD الصغيرة، وإضاءة المفاتيح، ومؤشرات رمزية.
• مؤشرات للأغراض العامة:حالة الطاقة، اختيار الوضع، ومؤشرات التنبيه في مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية.

8.2 اعتبارات تصميم حرجة

تحديد التيار إلزامي:مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. يجب دائمًا استخدام مقاومة تحديد تيار خارجية على التوالي مع LED. يتم حساب القيمة بناءً على جهد الإمداد (V_supply)، وجهد الأمام لـ LED (V_Fمن فئته)، والتيار الأمامي المطلوب (I_F، عادة 20 مللي أمبير أو أقل). الصيغة هي: R = (V_supply- V_F) / I_F. بدون هذه المقاومة، حتى زيادة صغيرة في جهد الإمداد يمكن أن تسبب زيادة كبيرة ومدمرة في التيار.

إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في PCB حول وسادات LED يمكن أن يساعد في تبديد الحرارة، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بأقصى تيار مستمر. هذا يساعد في الحفاظ على خرج الإضاءة وطول العمر.

قيود التطبيق:هذا LED من الدرجة التجارية القياسية غير مصمم أو مؤهل خصيصًا للتطبيقات عالية الموثوقية حيث قد يؤدي الفشل إلى مخاطر السلامة. وهذا يشمل، على سبيل المثال لا الحصر، أنظمة الطيران/العسكرية، وأنظمة السيارات الحرجة للسلامة (مثل أضواء الفرامل، مؤشرات الوسادة الهوائية)، والمعدات الطبية الداعمة للحياة. لمثل هذه التطبيقات، يجب الحصول على مكونات ذات مؤهلات وبيانات موثوقية مناسبة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

عوامل التمييز الأساسية لـ LED 17-215 هي مزيجها من مادة رقاقة AIGaInP محددة تنتج لونًا أصفر أخضر ساطعًا، وبصمتها المدمجة جدًا 2012 (2.0x1.25 مم)، وامتثالها للمعايير البيئية الحديثة (خالي من الرصاص، خالي من الهالوجين، RoHS، REACH). مقارنة بمصابيح LED القديمة ذات الثقب المار أو SMD الأكبر حجمًا، فإنها تتيح تصغيرًا كبيرًا. مقارنة بمصابيح LED صفراء خضراء أخرى، تقدم تقنية AIGaInP عادةً كفاءة إضاءة أعلى واستقرار لوني أفضل عبر تغيرات درجة الحرارة والتيار مقارنة ببعض المواد شبه الموصلة البديلة المستخدمة لألوان مماثلة. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة هي أيضًا ميزة رئيسية للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة ومتساوية بدلاً من شعاع مركز.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س1: ما الفرق بين طول موجة الذروة (λp) والطول الموجي السائد (λd)؟

ج1: طول موجة الذروة هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد. الطول الموجي السائد هو الطول الموجي الوحيد للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون المدرك لـ LED. بالنسبة لمصابيح LED ذات طيف ضيق نسبيًا، غالبًا ما يكونان متقاربين، لكن λd أكثر صلة بتحديد اللون في التطبيقات.

س2: هل يمكنني تشغيل هذا LED بدون مقاومة تحديد تيار إذا استخدمت مصدر جهد ثابت مضبوط على جهد الأمام لـ LED؟

ج2: لا، هذا غير موصى به ومن المحتمل أن يتلف LED. جهد الأمام له تسامح ومعامل درجة حرارة سالب. يمكن أن يؤدي تغير طفيف في جهد الإمداد أو ارتفاع درجة حرارة LED إلى زيادة كبيرة وغير مسيطر عليها في التيار، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة والفشل. استخدم دائمًا مقاومة على التوالي أو محرك تيار ثابت مخصص.

س3: لماذا هناك "عمر أرضية" صارم بعد فتح كيس الحاجز الرطوبي؟

ج3: يمكن للمكونات SMD امتصاص الرطوبة من الغلاف الجوي. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحبوسة أن تتبخر بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا قد يتسبب في تشقق العبوة ("انفجار الفشار") أو التقشر، مما يؤدي إلى الفشل. يدير عمر الأرضية وإجراءات الخبز مستوى الحساسية للرطوبة هذا (MSL).

س4: كيف أفسر رموز الفئات (CAT, HUE, REF) عند الطلب؟

ج4: يمكنك تحديد رموز الفئات الدقيقة التي تحتاجها بناءً على احتياجات تطبيقك للسطوع (CAT)، واللون (HUE)، وجهد الأمام (REF). يضمن طلب فئات أضيق اتساقًا أكبر في مظهر المنتج النهائي وأدائه الكهربائي. إذا لم يتم التحديد، ستتلقى مكونات من فئات الإنتاج القياسية.

11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

المثال 1: إضاءة خلفية لمفتاح لوحة القيادة

في لوحة قيادة السيارة، يمكن وضع عدة مصابيح LED 17-215 خلف أغطية مفاتيح شفافة. يمكن لدبوس GPIO في متحكم دقيق، عبر ترانزستور، توفير الطاقة من نظام السيارة 12 فولت. يتم حساب مقاومة على التوالي لكل LED. على سبيل المثال، باستخدام إمداد 12 فولت، و V_Fبقيمة 2.1 فولت (الفئة 1)، و I_Fهدف بقيمة 20 مللي أمبير: R = (12V - 2.1V) / 0.02A = 495 أوم. ستكون مقاومة قياسية 510 أوم مناسبة، مما يؤدي إلى I_F≈ 19.4 مللي أمبير. تضمن زاوية الرؤية الواسعة إضاءة المفتاح بشكل متساوٍ.

المثال 2: مؤشر حالة على جهاز شبكة

لمؤشر "نشاط الرابط" على جهاز توجيه، يمكن تشغيل LED واحد مباشرة من إشارة منطقية 3.3 فولت. باستخدام V_F= 1.9 فولت (الفئة 0) و I_F= 15 مللي أمبير لتقليل الطاقة وإطالة العمر: R = (3.3V - 1.9V) / 0.015A ≈ 93.3 أوم. ستستخدم مقاومة 100 أوم. اللون الأصفر الأخضر الساطع مرئي للغاية ويرتبط عادةً بنشاط الشبكة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة شبه موصلة تشع الضوء من خلال عملية تسمى الانبعاث الكهروضوئي. يستخدم LED 17-215 شبه موصل مركب من نوع AIGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم). عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحنة هذه (الإلكترونات والثقوب)، فإنها تطلق الطاقة. في مواد AIGaInP، يتم إطلاق هذه الطاقة بشكل أساسي كفوتونات (جزيئات ضوء) بطول موجة يتوافق مع طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة. يتم هندسة التركيب المحدد لذرات Al و Ga و In و P لإنتاج فجوة نطاق تؤدي إلى ضوء أصفر أخضر بطول موجة ذروة حوالي 575 نانومتر. تقوم عدسة راتنج الإيبوكسي بتغليف الرقاقة، وحمايتها، وتشكيل خرج الضوء لتحقيق زاوية الرؤية المطلوبة البالغة 130 درجة.

13. اتجاهات وتطورات التكنولوجيا

يستمر الاتجاه العام في تكنولوجيا LED SMD نحو عدة مجالات رئيسية:زيادة الكفاءة:تهدف تحسينات علوم المواد وتصميم الرقائق المستمرة إلى إنتاج المزيد من اللومن لكل واط (lm/W)، مما يقلل استهلاك الطاقة لخرج ضوء معين.التصغير:تستمر العبوات في التقلص (مثال: من 2012 إلى 1608، 1005 أحجام مترية) لدعم الإلكترونيات الاستهلاكية الأصغر حجمًا باستمرار.تحسين تجسيد اللون والاتساق:تؤدي التطورات في تكنولوجيا الفوسفور (لـ LEDs البيضاء) وعمليات النمو الطبقي (لـ LEDs الملونة مثل AIGaInP) إلى فئات لونية أضيق وأداء أكثر استقرارًا عبر العمر ودرجة الحرارة.موثوقية أعلى:تعمل مواد التغليف المحسنة وعمليات التصنيع على إطالة عمر LEDs وتحسين مقاومتها للإجهاد الحراري والبيئي.حلول متكاملة:هناك سوق متنامٍ لمصابيح LED ذات مقاومات تحديد تيار مدمجة، أو ثنائيات حماية، أو حتى دوائر IC محركة، مما يبسط تصميم الدائرة. يمثل 17-215 عبوة وتكنولوجيا ناضجة ومعتمدة على نطاق واسع تستفيد من هذه التحسينات المستمرة في جميع أنحاء الصناعة في إنتاجية التصنيع والأداء.