ورقة بيانات LED SMD 17-21/G6C-FP1Q1B/3T - الحجم 1.6x0.8x0.6 مم - الجهد 1.75-2.35 فولت - الطاقة 60 ميغاواط - اللون الأصفر المخضر اللامع - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 17-21/G6C-FP1Q1B/3T ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع السطح المثبت (SMD) يستخدم تقنية شريحة AlGaInP لإصدار ضوء أصفر مخضر لامع. تم تصميم هذا المكون لتطبيقات لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) عالية الكثافة حيث تكون المساحة والوزن قيودًا حرجة. تتيح بصمته المدمجة البالغة 1.6 مم × 0.8 مم × 0.6 مم تقليصًا كبيرًا في حجم اللوحة وأبعاد المعدات مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي.

يتم تعبئة LED على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرة قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي "Pick-and-Place". وهو مؤهل لعمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء وطور البخار القياسية. تم بناء الجهاز كنوع أحادي اللون مع عدسة راتنجية شفافة. يتم تصنيعه كمنتج خالٍ من الرصاص ويتوافق مع اللوائح البيئية الرئيسية بما في ذلك معايير RoHS و EU REACH والخالي من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون).

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

الميزة الأساسية لهذا LED هي حجمه المصغر، مما يؤدي مباشرة إلى كثافة تعبئة أعلى على لوحات PCB، وتقليل متطلبات مساحة التخزين، وفي النهاية، تطوير معدات نهائية للمستخدم أصغر حجمًا. يجعل بنيته خفيفة الوزن مثاليًا للتطبيقات الإلكترونية المحمولة والمصغرة.

تتنوع التطبيقات المستهدفة، مع التركيز على وظائف المؤشر والإضاءة الخلفية. تشمل الأسواق الرئيسية: الأجزاء الداخلية للسيارات (مثل إضاءة لوحة القيادة والمفاتيح)، ومعدات الاتصالات (مثل المؤشر والإضاءة الخلفية في الهواتف وأجهزة الفاكس)، والإلكترونيات العامة التي تتطلب إضاءة خلفية مسطحة للشاشات الكريستالية السائلة (LCD) والمفاتيح والرموز.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي (I_F):25 مللي أمبير تيار مستمر. يجب ألا يتجاوز تيار التشغيل المستمر هذه القيمة.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):60 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلو هرتز.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ميغاواط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25 درجة مئوية.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):تصنيف نموذج جسم الإنسان (HBM) 2000 فولت. إجراءات التعامل الصحيحة مع ESD إلزامية.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام (T_sol):للحام إعادة التدفق، يتم تحديد درجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ. للحام اليدوي، يجب أن تكون درجة حرارة طرف المكواة أقل من 350 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عند T_a=25 درجة مئوية وتحدد الأداء النموذجي للجهاز.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من 45.0 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 90.0 مللي كانديلا (الحد الأقصى) عند تيار أمامي (I_F) قدره 20 مللي أمبير. تقع القيمة النموذجية ضمن نطاق التصنيف هذا.
• زاوية الرؤية (2\u03b8_1/2):زاوية رؤية واسعة نموذجية تبلغ 140 درجة.
• الطول الموجي للذروة (\u03bb_p):عادة 575 نانومتر.
• الطول الموجي السائد (\u03bb_d):يتراوح من 570.0 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 574.5 نانومتر (الحد الأقصى)، مما يحدد اللون المُدرَك على أنه أصفر مخضر لامع.
• عرض النطاق الطيفي (\u0394\u03bb):عادة 20 نانومتر، مقاسة عند نصف شدة الذروة (FWHM).
• الجهد الأمامي (V_F):يتراوح من 1.75 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.35 فولت (الحد الأقصى) عند I_F=20 مللي أمبير.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت.ملاحظة هامة:لم يتم تصميم الجهاز للعمل في انحياز عكسي؛ حالة الاختبار هذه هي فقط لتوصيف تيار التسرب.

التحمُّلات:تحدد ورقة البيانات تحمُّلات التصنيع: شدة الإضاءة (\u00b111%)، الطول الموجي السائد (\u00b11 نانومتر)، والجهد الأمامي (\u00b10.1 فولت).

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على المعلمات الرئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تعريف المجموعات بواسطة الرموز P1 و P2 و Q1، مقاسة عند I_F=20 مللي أمبير.

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

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تعريف المجموعات بواسطة الرموز CC2 و CC3 و CC4، مقاسة عند I_F=20 مللي أمبير.

• CC2:570.00 – 571.50 نانومتر
• CC3:571.50 – 573.00 نانومتر
• CC4:573.00 – 574.50 نانومتر

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تعريف المجموعات بواسطة الرموز 0 و 1 و 2، مقاسة عند I_F=20 مللي أمبير.

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

يتضمن رقم الجزء المحدد 17-21/G6C-FP1Q1B/3T رموز التصنيف هذه، حيث يشير "FP1Q1B" على الأرجح إلى مجموعات شدة محددة (Q1) ومجموعات خصائص أخرى.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية. بينما لا يتم عرضها في النص المقدم، تتضمن هذه المنحنيات عادةً:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي (I_F):يوضح كيف يزداد خرج الضوء مع التيار، عادةً في علاقة شبه خطية تتشبع عند التيارات الأعلى.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):يوضح العلاقة الأسية، وهي حاسمة لتصميم دوائر تحديد التيار.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض خرج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو اعتبار رئيسي لإدارة الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند ~575 نانومتر وعرض النطاق FWHM ~20 نانومتر.

هذه المنحنيات ضرورية للمصممين للتنبؤ بالأداء في ظل ظروف غير قياسية (تيارات مختلفة، درجات حرارة) ولتحسين دائرة القيادة.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يحتوي LED SMD 17-21 على عبوة مستطيلة مدمجة. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر، تحمُّلات \u00b10.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك) حجم الجسم حوالي 1.6 مم في الطول، و 0.8 مم في العرض، و 0.6 مم في الارتفاع. تتضمن ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا بالأبعاد يظهر تخطيط الوسادات، مخطط المكون، وموقع علامة تعريف الكاثود.

5.2 تحديد القطبية

يشار إلى علامة كاثود واضحة على رسم العبوة. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لمنع توصيل الانحياز العكسي، والذي يمكن أن يتلف LED.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتم تحديد ملف لحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص:

• التسخين المسبق:من 150 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية.
• الوقت فوق نقطة الانصهار (217 درجة مئوية):60-150 ثانية.
• درجة حرارة الذروة:حد أقصى 260 درجة مئوية.
• الوقت ضمن 5 درجات مئوية من الذروة:حد أقصى 10 ثوانٍ.
• معدل التسخين:حد أقصى 6 درجات مئوية/ثانية.
• الوقت فوق 255 درجة مئوية:حد أقصى 30 ثانية.
• معدل التبريد:حد أقصى 3 درجات مئوية/ثانية.

ملاحظات حرجة:يجب ألا يتم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين. لا يجب تطبيق أي إجهاد ميكانيكي على LED أثناء التسخين. يجب ألا تتشوه لوحة الدائرة بعد اللحام.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف أقل من 350 درجة مئوية وسعة أقل من 25 واط. يجب ألا يتجاوز وقت التلامس لكل طرف 3 ثوانٍ. اسمح بفاصل زمني أكثر من ثانيتين بين لحام كل طرف. يحمل اللحام اليدوي مخاطر أعلى للتلف الحراري.

6.3 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة المنتج في كيس حاجز مقاوم للرطوبة مع مجفف.

• لا تفتح الكيس حتى تصبح جاهزًا للاستخدام.
• بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة عند \u2264 30 درجة مئوية و \u2264 60% رطوبة نسبية.
• "عمر الأرضية" بعد فتح الكيس هو 168 ساعة (7 أيام).
• إذا تم تجاوز وقت التعرض أو تغير لون مؤشر المجفف، يلزم عملية تجفيف عند 60 \u00b1 5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل إعادة التدفق.

6.4 الإصلاح

يُحظى بشدة الإصلاح بعد اللحام. إذا كان لا مفر منه تمامًا، يجب استخدام مكواة لحام برأسين لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد وتجنب الإجهاد الحراري. يجب التحقق من تأثير ذلك على خصائص LED مسبقًا.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات البكرة والشريط

يتم توريد مصابيح LED في شريط ناقل بارز على بكرات قطرها 7 بوصات. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم توفير رسومات مفصلة بالأبعاد لجيوب الشريط الناقل والبكرة، مما يضمن التوافق مع مغذيات التشغيل الآلي.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة حقول رئيسية: رقم منتج العميل (CPN)، رقم منتج الشركة المصنعة (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، رتبة شدة الإضاءة (CAT)، رتبة اللونية/الطول الموجي السائد (HUE)، رتبة الجهد الأمامي (REF)، ورقم الدفعة (LOT No).

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 تحديد التيار إلزامي

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار.مقاوم محدد للتيار على التوالي (أو محرك تيار ثابت) مطلوب تمامًا.يحتوي الجهد الأمامي على معامل درجة حرارة سالب وتحمل تصنيعي. يمكن أن يؤدي زيادة طفيفة في جهد التغذية دون تنظيم التيار إلى زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار الأمامي.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن العبوة صغيرة، يجب مراعاة تبديد الطاقة (60 ميغاواط كحد أقصى) وتقليل تصنيف شدة الإضاءة مع درجة الحرارة في تطبيقات درجة الحرارة المحيطة العالية أو التيار العالي. يمكن أن تعمل مساحة النحاس الكافية في لوحة PCB لوسادات LED كمشتت حراري.

8.3 حماية ESD

على الرغم من تصنيفها لـ 2000 فولت HBM، فإن تنفيذ ثنائيات حماية ESD على خطوط الإشارة الحساسة المتصلة بمصعد/كاثود LED هو ممارسة جيدة، خاصة في المعدات المحمولة أو التي يتم توصيلها بشكل متكرر.

9. المقارنة التقنية والتمييز

تقدم عبوة 17-21 بصمة أصغر بكثير من مصابيح LED المستديرة التقليدية 3 مم أو 5 مم (مثل 1.6x0.8 مم مقابل قطر 5 مم). مقارنة بمصابيح LED SMD الأخرى مثل أحجام 0402 أو 0603، قد تقدم 17-21 خرج ضوء أعلى بسبب حجم شريحة أكبر محتمل داخل عبوتها. يوفر استخدام تقنية AlGaInP كفاءة عالية في منطقة الطيف الأصفر المخضر مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم. يجعلها امتثالها للوائح الخالية من الهالوجين و REACH مناسبة للتصميمات الواعية بيئيًا المطلوبة في الإلكترونيات الحديثة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما قيمة المقاوم التي يجب أن أستخدمها لمصدر طاقة 5 فولت؟

ج: باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F. بالنسبة لـ V_Fنموذجي قدره 2.0 فولت عند 20 مللي أمبير: R = (5 - 2.0) / 0.02 = 150 \u03a9. استخدم دائمًا أقصى V_Fمن المجموعة (2.35 فولت) لحساب الحد الأدنى لقيمة المقاوم لضمان ألا يتجاوز التيار 20 مللي أمبير: R_min= (5 - 2.35) / 0.02 = 132.5 \u03a9 (استخدم 150 \u03a9 أو 180 \u03a9 قيمة قياسية).

س: هل يمكنني تشغيله بمصدر طاقة 3.3 فولت؟

ج: نعم، حيث أن V_Fالنموذجي (1.75-2.35 فولت) أقل من 3.3 فولت. سيكون حساب المقاوم: R = (3.3 - V_F) / I_F.

س: لماذا زاوية الرؤية واسعة جدًا (140 درجة)؟

ج: تعمل القبة الراتنجية الشفافة كعدسة. تم تصميم وضع الشريحة وشكل القبة لتوفير نمط انبعاث واسع يشبه لامبرتيان، وهو مثالي لتطبيقات المؤشر حيث تكون الرؤية من زوايا واسعة مطلوبة.

س: ماذا يعني "أصفر مخضر لامع" من حيث اللونية؟

ج: هذا اسم وصفي للون المحدد بنطاق الطول الموجي السائد 570-574.5 نانومتر. يقع بين الأخضر النقي (~555 نانومتر) والأصفر النقي (~585 نانومتر).

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة لجهاز شبكة.

تتطلب اللوحة 10 مصابيح LED مستقلة للحالة (الطاقة، الارتباط، النشاط، إلخ.) في مساحة محدودة للغاية على لوحة PCB الأمامية. سيكون استخدام مصابيح LED مستديرة 5 مم مستحيلاً. تم اختيار LED SMD 17-21. ينشئ المصمم بصمة وفقًا لرسم عبوة ورقة البيانات. يتوفر خط طاقة 5 فولت على اللوحة. يمكن لأطراف GPIO لوحدة التحكم الدقيقة توفير 20 مللي أمبير. يحسب المصمم مقاومًا محددًا للتيار بقيمة 150 \u03a9 لكل LED (بناءً على أسوأ حالة V_F). يتم وضع مصابيح LED على مسافات مركزية 0.1 بوصة (2.54 مم)، مما يسمح لجميع الـ 10 بالتوافق في صف بطول 25.4 مم فقط. تضمن زاوية الرؤية الواسعة البالغة 140 درجة رؤية المؤشرات حتى عند مشاهدة اللوحة من الجانب. تتيح تعبئة الشريط والبكرة المتوافقة مع "Pick-and-Place" التجميع الآلي بالكامل، مما يقلل من تكلفة ووقت التصنيع.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد هذا LED على مادة أشباه الموصلات AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) المزروعة على ركيزة. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقق الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تحدد النسبة المحددة للألومنيوم والغاليوم والإنديوم في الشبكة البلورية طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. بالنسبة لهذا LED الأصفر المخضر اللامع، يتم ضبط التركيبة لإنتاج فوتونات بطول موجي يتركز حول 575 نانومتر. يعمل مغلف راتنج الإيبوكسي الشفاف على حماية شريحة أشباه الموصلات، ويعمل كعدسة لتشكيل حزمة خرج الضوء، ويوفر الاستقرار الميكانيكي.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر الاتجاه العام في مصابيح LED المؤشر نحو أحجام عبوات أصغر (مثل 01005، مصابيح LED الدقيقة) للتطبيقات فائقة الكثافة. هناك أيضًا دافع قوي نحو كفاءة أعلى (مزيد من لومن لكل واط) عبر جميع الألوان. بالنسبة لمصابيح LED القائمة على AlGaInP، يركز البحث على تحسين الكفاءة الكمية الداخلية وكفاءة استخراج الضوء من الشريحة. التكامل هو اتجاه آخر، مع توفر مصابيح LED متعددة الألوان (RGB) أو مصفوفات LED في عبوات SMD واحدة أكبر قليلاً. علاوة على ذلك، فإن الطلب على امتثال بيئي أوسع (أبعد من RoHS ليشمل إعلانات المواد الكاملة وبصمة كربونية أقل) يؤثر على عمليات التصنيع وخيارات المواد.