ورقة بيانات LED SMD 17-21/G6C-AP1Q1B/3T - الحجم 1.6x0.8x0.6 مم - الجهد 1.75-2.35 فولت - اللون الأصفر المخضر اللامع - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 17-21/G6C-AP1Q1B/3T ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع الأجهزة السطحية (SMD) مُصممًا للتطبيقات عالية الكثافة والمصغرة. يستخدم شريحة من AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) لإنتاج ضوء أصفر مخضر لامع. يتم تعبئة هذا LED في مساحة مدمجة تبلغ 1.6 مم × 0.8 مم × 0.6 مم، مما يتيح توفيرًا كبيرًا في المساحة على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) مقارنة بالمكونات التقليدية ذات الأطراف. يجعل حجمه الصغير ووزنه الخفيف منه مثاليًا للإلكترونيات الحديثة حيث يُعد التصغير قيدًا تصميميًا رئيسيًا.

يتوافق الجهاز مع معايير السلامة والبيئة الرئيسية، بما في ذلك RoHS (تقييد المواد الخطرة)، لوائح الاتحاد الأوروبي REACH، ويُصنف على أنه خالٍ من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). يتم توريده على شريط بعرض 8 مم مُثبت على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي (pick-and-place). يُعد LED مناسبًا لكل من عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تُحدد القيم القصوى المطلقة الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديد هذه القيم عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. أقصى جهد عكسي (VR) هو 5 فولت. يجب ألا يتجاوز تيار الأمام المستمر (IF) 25 مللي أمبير. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروة (IFP) يبلغ 60 مللي أمبير تحت دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز. أقصى تبديد للطاقة (Pd) هو 60 مللي واط. يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهروستاتيكي (ESD) بقيمة 2000 فولت وفقًا لنموذج جسم الإنسان (HBM). يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr) من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، بينما يكون نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg) أوسع قليلاً، من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية. ملف درجة حرارة اللحام (Tsol) بالغ الأهمية: بالنسبة للّحام بإعادة التدفق، يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ؛ بالنسبة للّحام اليدوي، يجب أن تكون درجة حرارة طرف المكواة 350 درجة مئوية أو أقل لمدة أقصاها 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس الخصائص الكهروضوئية عند Ta=25 درجة مئوية وتيار تشغيل (IF) قدره 20 مللي أمبير، وهي حالة الاختبار القياسية. يتراوح نطاق شدة الإضاءة (Iv) النموذجي من 45.0 مللي كانديلا إلى 90.0 مللي كانديلا، مع قيم محددة يتم تحديدها بواسطة رمز التصنيف (انظر القسم 3). زاوية الرؤية (2θ1/2) هي عادةً 140 درجة، مما يوفر نمط حزمة واسعًا. يتركز الطول الموجي الذروي (λp) حول 575 نانومتر. يتراوح الطول الموجي السائد (λd)، الذي يحدد اللون المُدرك، من 569.5 نانومتر إلى 577.5 نانومتر. عرض النطاق الطيفي (Δλ) هو حوالي 20 نانومتر. يتراوح جهد الأمام (VF) من 1.75 فولت إلى 2.35 فولت، وهو أيضًا خاضع للتصنيف. الحد الأقصى للتيار العكسي (IR) هو 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. من المهم ملاحظة أن الجهاز غير مُصمم للعمل تحت انحياز عكسي؛ تصنيف VR هو لأغراض اختبار IR فقط.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معايير رئيسية. يتيح ذلك للمصممين اختيار أجزاء تلبي متطلبات تطبيقية محددة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى ثلاثة رموز أساسية عند IF=20 مللي أمبير: P1 (45.0-57.0 مللي كانديلا)، P2 (57.0-72.0 مللي كانديلا)، و Q1 (72.0-90.0 مللي كانديلا). يشير اللاحق \"Q1\" في رقم الجزء 17-21/G6C-AP1Q1B/3T إلى أنه ينتمي إلى مجموعة السطوع الأعلى Q1.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تصنيف الطول الموجي السائد، الذي يحدد الدرجة الدقيقة للون الأصفر المخضر، إلى أربعة رموز: C16 (569.5-571.5 نانومتر)، C17 (571.5-573.5 نانومتر)، C18 (573.5-575.5 نانومتر)، و C19 (575.5-577.5 نانومتر). يتوافق اللاحق \"C\" في رقم الجزء مع إحداثيات اللون وترتيب الطول الموجي هذا.

3.3 تصنيف جهد الأمام

يتم تصنيف جهد الأمام للمساعدة في تصميم الدائرة، خاصة لحساب المقاوم المحدد للتيار. المجموعات هي: 0 (1.75-1.95 فولت)، 1 (1.95-2.15 فولت)، و 2 (2.15-2.35 فولت). يشير اللاحق \"B\" في رقم الجزء إلى ترتيب جهد الأمام.

4. تحليل منحنيات الأداء

على الرغم من أن المنحنيات الرسومية المحددة غير مفصلة في النص المقدم، فإن منحنيات الأداء النموذجية لمثل هذه المصابيح تشمل العلاقة بين تيار الأمام (IF) وجهد الأمام (VF)، مما يظهر الطبيعة الأسية للدايود. العلاقة بين شدة الإضاءة وتيار الأمام تكون خطية بشكل عام ضمن نطاق التشغيل. يعتمد انخفاض شدة الإضاءة على درجة الحرارة عادةً على انخفاض الناتج مع زيادة درجة حرارة الوصلة. يُظهر منحنى التوزيع الطيفي ذروة واحدة تتمحور حول 575 نانومتر مع عرض النطاق المحدد البالغ 20 نانومتر، مما يؤكد الناتج أحادي اللون الأصفر المخضر.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتم وضع LED في عبوة SMD قياسية 17-21. الأبعاد الرئيسية هي: الطول 1.6 مم، العرض 0.8 مم، والارتفاع 0.6 مم. تتميز العبوة بعلامة الكاثود لتحديد القطبية الصحيحة أثناء التجميع. جميع التسامحات غير المحددة هي ±0.1 مم. الحجم المدمج هو الميزة الأساسية، مما يتيح تخطيطات PCB عالية الكثافة.

5.2 تحديد القطبية

القطبية الصحيحة ضرورية للتشغيل. تتضمن العبوة علامة كاثود مميزة. يمكن أن يؤدي تركيب LED بانحياز عكسي إلى فشل فوري بسبب تصنيف جهد العكس الأقصى المنخفض (5 فولت).

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف درجة حرارة لحام إعادة التدفق

يتوافق LED مع لحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص. ملف درجة الحرارة الموصى به بالغ الأهمية: يجب أن يحدث التسخين المسبق بين 150 درجة مئوية و 200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية. يجب أن يكون الوقت فوق درجة حرارة السيولة للقصدير (217 درجة مئوية) 60-150 ثانية. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر الوقت عند أو فوق 255 درجة مئوية على 30 ثانية كحد أقصى. يجب أن يكون الحد الأقصى لمعدل التسخين 6 درجة مئوية/ثانية، والحد الأقصى لمعدل التبريد 3 درجة مئوية/ثانية. يجب ألا يتم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين على نفس الجهاز.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد. يجب أن تكون درجة حرارة طرف مكواة اللحام أقل من 350 درجة مئوية، ويجب ألا يتجاوز وقت 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 للسماح بتبديد الحرارة ومنع التلف الحراري.

6.3 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس حاجزة مقاومة للرطوبة مع مجفف. يجب ألا يتم فتح الكيس حتى تكون المكونات جاهزة للاستخدام. بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة عند 30 درجة مئوية أو أقل ورطوبة نسبية (RH) 60% أو أقل. \"عمر الأرضية\" بعد الفتح هو 168 ساعة (7 أيام). إذا تم تجاوز هذا الوقت أو إذا تغير لون مؤشر المجفف، فيجب تجفيف مصابيح LED عند 60 ±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع \"انفجار الفشار\" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد الجهاز في تغليف مقاوم للرطوبة. يتم تحميله في شريط ناقل بعرض 8 مم، ثم يتم لفه على بكرة قطرها 7 بوصات. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. تتضمن ملصقات التعبئة معلومات حاسمة: رقم منتج العميل (CPN)، رقم المنتج (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، رتبة شدة الإضاءة (CAT)، رتبة اللون/الطول الموجي (HUE)، رتبة جهد الأمام (REF)، ورقم الدفعة (LOT No).

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

يجعل اللون الأصفر المخضر اللامع والحجم المدمج هذا LED مناسبًا لتطبيقات مؤشر وإضاءة خلفية متنوعة. تشمل الاستخدامات الشائعة: الإضاءة الخلفية لطبلونات لوحات القيادة والمفاتيح الغشائية، مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للأزرار في أجهزة الاتصالات (الهواتف، أجهزة الفاكس)، الإضاءة الخلفية المسطحة للشاشات البلورية السائلة الصغيرة والرموز، وتطبيقات المؤشرات العامة في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

8.2 اعتبارات التصميم

الحد من التيار:مقاوم خارجي محدد للتيار إلزامي. LED هو جهاز يعمل بالتيار، وحتى زيادة صغيرة في جهد الأمام يمكن أن تسبب زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار. يجب حساب قيمة المقاوم بناءً على جهد الإمداد، مجموعة جهد الأمام لـ LED (Vf)، وتيار التشغيل المطلوب (مثل 20 مللي أمبير).

إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية على PCB حول الوسائد الحرارية (إن وجدت) أو المسارات المتصلة بالأنود والكاثود يمكن أن يساعد في تبديد الحرارة والحفاظ على أداء LED وعمره الافتراضي، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية.

حماية ESD:على الرغم من أن LED يحمل تصنيف ESD HBM بقيمة 2000 فولت، يجب مراعاة احتياطات التعامل مع ESD القياسية أثناء التجميع والتعامل.

9. المقارنة الفنية والتمييز

الميزة الأساسية لهذا LED 17-21 هي مساحته الصغيرة للغاية (1.6x0.8 مم)، وهي أصغر بكثير من مصابيح LED التقليدية ذات الثقب 3 مم أو 5 مم، مما يتيح التصغير. يوفر استخدام تقنية AlGaInP كفاءة عالية ولونًا أصفر مخضرًا مشبعًا مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم. توفر زاوية الرؤية الواسعة البالغة 140 درجة وضوحًا جيدًا خارج المحور. يجعل امتثاله لمعايير البيئة الحديثة (RoHS، خالٍ من الهالوجين) مناسبًا للأسواق العالمية ذات اللوائح الصارمة.

10. الأسئلة المتكررة (FAQ)

س: ما هو الغرض من رموز التصنيف (P1، C17، B، إلخ)؟

ج: يضمن التصنيف الاتساق. يمكن للمصممين تحديد رمز تصنيف لضمان أن مصابيح LED في عملية إنتاجهم لها سطوع (P1/Q1)، ولون (C16-C19)، وجهد أمامي (0-2) متطابق تقريبًا، مما يؤدي إلى مظهر وأداء موحد في المنتج النهائي.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بدون مقاوم محدد للتيار؟

ج: لا. يُعد تشغيل LED مباشرة من مصدر جهد سببًا شائعًا للفشل الفوري. لجهد الأمام تسامح، وتسبب زيادة طفيفة في الجهد زيادة في التيار، مما يؤدي إلى احتراق LED. دائمًا ما يكون هناك حاجة إلى مقاوم على التوالي.

س: تظهر ورقة البيانات تيارًا أقصى قدره 25 مللي أمبير ولكن حالة اختبار تبلغ 20 مللي أمبير. أي منهما يجب أن أستخدم؟

ج: للتشغيل الموثوق على المدى الطويل، من الممارسة القياسية تخفيض تصنيف المكونات. التشغيل عند 20 مللي أمبير يوفر هامش أمان أقل من الحد الأقصى المطلق البالغ 25 مللي أمبير، مما يحسن العمر الافتراضي والموثوقية. 20 مللي أمبير هو تيار التشغيل الموصى به.

س: لماذا تُعد عملية التخزين والتجفيف مهمة للغاية؟

ج: يمكن أن تمتص عبوات SMD الرطوبة من الهواء. أثناء الحرارة العالية لعملية لحام إعادة التدفق، يمكن أن تتحول هذه الرطوبة إلى بخار بسرعة، مما يتسبب في انفصال داخلي أو تشقق (\"انفجار الفشار\"). تقوم عملية التجفيف بإزالة هذه الرطوبة بأمان.

11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

المثال 1: مؤشر لوحة القيادة:في لوحة قيادة السيارة، يمكن وضع عدة مصابيح LED 17-21 خلف رموز شبه شفافة (مثل فحص المحرك، وقود منخفض). يضمن استخدام مصابيح LED من نفس مجموعة شدة الإضاءة (Q1) والطول الموجي السائد (مثل C18) إضاءة جميع الرموز بسطوع متساوٍ ولون متطابق، مما يوفر مظهرًا احترافيًا ومتسقًا. ستكون الدائرة البسيطة مع إمداد 12 فولت، ومقاوم محدد للتيار محسوب لـ ~18 مللي أمبير (لمراعاة اختلافات جهد السيارة)، وترانزستور تشغيل يتم التحكم فيه بواسطة وحدة التحكم الإلكترونية (ECU) للسيارة نموذجية.

المثال 2: إضاءة خلفية للجهاز المحمول:لإضاءة لوحة المفاتيح الخلفية على جهاز محمول باليد، فإن الارتفاع المنخفض (0.6 مم) لـ LED 17-21 أمر بالغ الأهمية. يمكن وضعه مباشرة تحت لوحة مفاتيح مطاطية رقيقة أو دليل ضوئي. سيتم توفير الطاقة من بطارية منخفضة الجهد (مثل 3.3 فولت). يجب استخدام مجموعة جهد الأمام (مثل المجموعة 1: 1.95-2.15 فولت) لحساب قيمة المقاوم على التوالي بدقة للحفاظ على سطوع ثابت مع تفريغ البطارية.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا LED هو جهاز فوتوني شبه موصل. النواة هي شريحة مصنوعة من طبقات AlGaInP مُنموة على ركيزة. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الدايود (حوالي 1.8-2.0 فولت)، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة من الشريحة. عندما تتحد هذه حاملات الشحنة، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، اللون الأصفر المخضر اللامع عند حوالي 575 نانومتر. عدسة راتنج الإيبوكسي المحيطة بالشريحة \"صافية كالماء\" لتعظيم استخراج الضوء وتشكيل الحزمة إلى زاوية الرؤية البالغة 140 درجة.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تمثل عبوة 17-21 خطوة في الاتجاه المستمر لتصغير المكونات الإلكترونية. مع تقلص المنتجات النهائية مثل الهواتف الذكية والأجهزة القابلة للارتداء وأجهزة إنترنت الأشياء، يزداد الطلب على مصابيح LED أصغر حجمًا وأقل ارتفاعًا. يوفر التحول إلى AlGaInP من التقنيات الأقدم مثل GaAsP كفاءة أعلى، مما يعني ناتج ضوء أكثر سطوعًا لنفس التيار، أو نفس السطوع مع استهلاك أقل للطاقة - وهو عامل حاسم للأجهزة التي تعمل بالبطارية. علاوة على ذلك، فإن الانتقال على مستوى الصناعة نحو اللحام الخالي من الرصاص والمواد الخالية من الهالوجين، كما هو واضح في هذا المكون، يُدفع باللوائح البيئية العالمية والطلب الاستهلاكي على إلكترونيات \"أكثر خضرة\". قد تدفع الاتجاهات المستقبلية نحو عبوات أصغر حجمًا، وكفاءة أعلى، وحلول متكاملة تجمع دائرة تشغيل LED داخل العبوة.