ورقة بيانات LED SMD 19-217/Y5C-AP1Q2/3T - أصفر لامع - 2.0x1.25x0.8mm - 2.0V - 25mA - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 19-217/Y5C-AP1Q2/3T ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع جهاز التركيب السطحي (SMD) مُصمم للتجميعات الإلكترونية عالية الكثافة. يستخدم هذا المكون تقنية أشباه الموصلات من نوع AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) لإنتاج ضوء أصفر لامع. يُمكّن شكله المدمج من تقليل حجم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) وأبعاد المعدات بشكل كبير، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات ذات المساحة المحدودة.

1.1 المزايا الأساسية

• التصغير:حزمة SMD أصغر بكثير من ثنائيات LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، مما يسمح بكثافة تركيب أعلى للمكونات على لوحات PCB.
• الوزن الخفيف:الكتلة المخفضة مفيدة للأجهزة الإلكترونية المحمولة والمصغرة.
• التوافق:مُصمم لتكون متوافقًا مع معدات التجميع الآلي القياسية (pick-and-place)، مما يبسط عملية التصنيع.
• الامتثال البيئي:المنتج خالي من الرصاص، ومتوافق مع معايير RoHS، وEU REACH، وخالي من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون).
• اللحام:مناسب لكل من عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا LED مناسب لمجموعة متنوعة من وظائف المؤشر والإضاءة الخلفية، بما في ذلك:

• إضاءة لوحة القيادة والمفاتيح الخلفية في عناصر التحكم الصناعية والسيارات.
• مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في معدات الاتصالات (الهواتف، أجهزة الفاكس).
• إضاءة خلفية مسطحة للشاشات الكريستالية السائلة (LCD)، والمفاتيح، والرموز.
• تطبيقات المؤشرات العامة في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• تيار الأمام المستمر (I_F):25 مللي أمبير. أقصى تيار مستمر للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• تيار الأمام الذروي (I_FP):60 مللي أمبير (دورة عمل 1/10 @ 1 كيلو هرتز). للتشغيل النبضي فقط.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ملي واط. أقصى قدرة يمكن للحزمة تبديدها عند درجة حرارة محيطية Ta=25°C.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):نموذج جسم الإنسان (HBM) 2000 فولت. يشير إلى حساسية معتدلة للتفريغ الكهروستاتيكي؛ مطلوب إجراءات معالجة مناسبة.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40 إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل العادي.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40 إلى +90 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام:إعادة التدفق: ذروة 260°C لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى. اللحام اليدوي: 350°C لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تم القياس عند تيار أمامي (I_F) قدره 20 مللي أمبير ودرجة حرارة محيطية (T_a) قدرها 25°C، ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذه هي معلمات الأداء الرئيسية.

• شدة الإضاءة (I_v):45.0 إلى 112.0 ملي كانديلا (mcd). السطوع الملحوظ للـ LED. يتم إدارة النطاق الواسع من خلال التصنيف (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي). تجعل هذه الزاوية الواسعة للرؤية LED مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب وضوحًا واسعًا.
• طول الموجة الذروي (λ_p):591 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي تكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):585.5 إلى 594.5 نانومتر. يرتبط هذا الطول الموجي بشكل وثيق مع اللون الملحوظ (أصفر لامع).
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):15 نانومتر (نموذجي). عرض الطيف المنبعث عند نصف أقصى شدة (FWHM).
• الجهد الأمامي (V_F):1.70 إلى 2.40 فولت (عند I_F=20mA). انخفاض الجهد عبر LED أثناء التشغيل. مقاومة تحديد التيار إلزامية.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير كحد أقصى (عند V_R=5V). تيار تسرب صغير عند الانحياز العكسي. الجهاز غير مخصص للتشغيل العكسي.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في السطوع واللون لدورات الإنتاج، يتم فرز ثنائيات LED إلى مجموعات (Bins). يشير رقم الجزء 19-217/Y5C-AP1Q2/3T إلى اختيارات مجموعات محددة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تعريف المجموعات بقيم شدة الإضاءة الدنيا والقصوى المقاسة عند I_F=20mA. التسامح هو ±11%.

• P1:45.0 – 57.0 ملي كانديلا
• P2:57.0 – 72.0 ملي كانديلا
• Q1:72.0 – 90.0 ملي كانديلا
• Q2:90.0 – 112.0 ملي كانديلا (هذه المجموعة محددة في رقم الجزء)

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

تضمن المجموعات اتساق اللون. التسامح هو ±1 نانومتر.

• D3:585.5 – 588.5 نانومتر
• D4:588.5 – 591.5 نانومتر
• D5:591.5 – 594.5 نانومتر

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما لا يتم تفصيل رسوم بيانية محددة في النص المقدم، فإن المنحنيات الكهروضوئية النموذجية لمثل هذا LED ستشمل:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة الأسية بين الجهد الأمامي والتيار. جهد الركبة حوالي 1.8-2.0 فولت لثنائيات LED الصفراء من نوع AlGaInP.
• شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام:تزداد الشدة عادةً بشكل خطي مع التيار حتى نقطة معينة، وبعدها قد تنخفض الكفاءة بسبب التسخين.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:ينخفض الناتج بشكل عام مع زيادة درجة الحرارة. عامل التخفيض بالحرارة (derating) حاسم للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية.
• التوزيع الطيفي:منحنى على شكل جرس متمركز حول طول الموجة الذروي (591 نانومتر) بعرض نموذجي عند نصف القيمة القصوى (FWHM) يبلغ 15 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والحزمية

5.1 أبعاد العبوة

يتم وضع LED في حزمة SMD قياسية. تشمل الأبعاد الرئيسية (تسامح ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك):

• البصمة الحزمية مناسبة للتركيب عالي الكثافة.
• جسم راتنجي شفاف لاستخراج الضوء الأمثل.
• يتم تحديد أطراف الأنود والكاثود بوضوح لتصميم PCB صحيح.

5.2 تحديد القطبية

القطبية الصحيحة ضرورية. تتضمن العبوة علامة (مثل شق، أو نقطة، أو زاوية مقطوعة) لتحديد طرف الكاثود. يجب أن يعكس تصميم بصمة PCB على اللوحة هذا الاتجاه.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق (خالي من الرصاص)

عملية حرجة للتجميع الموثوق:

• التسخين المسبق:150–200°C لمدة 60–120 ثانية لتقليل الصدمة الحرارية.
• الوقت فوق نقطة الانصهار (TAL):>217°C لمدة 60–150 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى:260°C كحد أقصى، يتم الاحتفاظ بها لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى.
• معدل التسخين:6°C/ثانية كحد أقصى حتى 255°C.
• معدل التبريد:3°C/ثانية كحد أقصى.
• حد إعادة التدفق:يجب ألا يخضع التجميع لعملية لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين.

6.2 اللحام اليدوي

إذا لزم الأمر، استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف <350°C، تطبق لمدة <3 ثوانٍ لكل طرف. استخدم مكواة منخفضة الطاقة (<25 واط) واسمح بفترة تبريد >2 ثانية بين الأطراف. تجنب الإجهاد الميكانيكي على العبوة أثناء اللحام.

6.3 التخزين وحساسية الرطوبة

يتم تعبئة المنتج في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف.

• قبل الاستخدام:لا تفتح الكيس المضاد للرطوبة حتى تكون جاهزًا للتجميع.
• بعد الفتح:استخدم خلال 168 ساعة (7 أيام). قم بتخزين الأجزاء غير المستخدمة عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية.
• إعادة التجفيف:إذا تم تجاوز وقت التعرض أو تشبع المجفف، قم بالتجفيف في فرن عند 60 ± 5°C لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 التعبئة القياسية

يتم توريد ثنائيات LED على شريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، متوافقة مع المعدات الآلية. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة.

7.2 شرح الملصق

تحتوي ملصقات البكرة على معلومات حرجة للتتبع والتطبيق الصحيح:

• P/N:رقم المنتج (مثال: 19-217/Y5C-AP1Q2/3T).
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (مثال: Q2).
• HUE:إحداثيات اللونية ورتبة الطول الموجي السائد.
• REF:رتبة الجهد الأمامي.
• LOT No:رقم دفعة التصنيع لتتبع الجودة.

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تحديد التيار إلزامي

ثنائيات LED هي أجهزة تعمل بالتيار. يجب دائمًا استخدام مقاومة على التوالي لتحديد التيار الأمامي إلى القيمة المطلوبة (مثال: 20 مللي أمبير). يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F. بدون هذه المقاومة، يمكن أن يؤدي زيادة صغيرة في جهد التغذية إلى زيادة كبيرة ومدمرة في التيار.

8.2 إدارة الحرارة

بينما تبديد الطاقة منخفض، فإن الحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود أمر حيوي لطول العمر واستقرار ناتج الضوء. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية على PCB أو فتحات حرارية (thermal vias) إذا كان التشغيل عند درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار.

8.3 التصميم البصري

توفر زاوية الرؤية 120 درجة انبعاثًا واسعًا. للتطبيقات التي تتطلب ضوءًا مركزًا، قد تكون البصريات الثانوية (العدسات، أدلة الضوء) ضرورية. يقلل الراتنج الشفاف تمامًا من امتصاص الضوء داخل العبوة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بثنائيات LED القديمة ذات الثقب المار (through-hole) أو حزم SMD أخرى:

• ميزة الحجم:تقدم حزمة 19-217 بصمة صغيرة جدًا، مما يتيح تصميمات أكثر إحكاما من ثنائيات LED SMD الأكبر (مثل 3528، 5050) أو مكونات الثقب المار.
• تقنية المواد:يوفر استخدام مادة أشباه الموصلات AlGaInP كفاءة عالية ونقاء لوني ممتاز في طيف الأصفر/البرتقالي/الأحمر مقارنة بالتقنيات الأقدم.
• توافق العملية:يوفر توافقه الكامل مع خطوط تجميع SMT القياسية ميزة كبيرة في تكلفة التصنيع والموثوقية مقارنة بالإدخال اليدوي لمكونات الثقب المار.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 ما قيمة المقاومة التي يجب أن أستخدمها لتغذية 5 فولت؟

باستخدام V_Fالنموذجي البالغ 2.0 فولت و I_Fهدف 20 مللي أمبير: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 أوم. ستكون مقاومة قياسية 150 أوم مناسبة. احسب دائمًا بناءً على أقصى V_Fمن ورقة البيانات لضمان عدم تجاوز التيار للحدود في أسوأ الظروف.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED بدون مقاومة تحديد تيار إذا استخدمت مصدر تيار ثابت؟

نعم، محرك تيار ثابت مضبوط على 20 مللي أمبير هو بديل ممتاز للمقاومة ويوفر أداءً أكثر استقرارًا على اختلافات الجهد ودرجة الحرارة. المقاومة هي ببساطة الطريقة الأكثر شيوعًا وفعالية من حيث التكلفة.

10.3 لماذا يقتصر وقت التخزين بعد فتح الكيس على 7 أيام؟

يمكن لحزم SMD امتصاص الرطوبة من الغلاف الجوي. أثناء لحام إعادة التدفق، يمكن أن تتبخر هذه الرطوبة المحتبسة بسرعة، مما يسبب انفصالًا داخليًا أو ظاهرة "الفرقعة" (popcorning)، مما يتلف الجهاز. عمر 7 أيام بعد الفتح هو احتياطي قياسي للأجهزة الحساسة للرطوبة عند هذا المستوى من الحساسية.

10.4 ماذا يعني "Q2/3T" في رقم الجزء؟

هذا هو رمز المجموعة (Bin Code). "Q2" تحدد مجموعة شدة الإضاءة (90-112 ملي كانديلا). "3T" تشير على الأرجح إلى مجموعة جهد أمامي محددة أو تصنيف داخلي آخر. يجب على المصممين تحديد رقم الجزء الكامل لضمان حصولهم على مكونات ذات خصائص السطوع واللون المطلوبة.

11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

11.1 مجموعة إضاءة لوحة القيادة

في لوحة قيادة السيارة، يمكن استخدام عدة ثنائيات LED من نوع 19-217 للإضاءة الخلفية للمقاييس ورموز التحذير. يسمح حجمها الصغير بوضعها مباشرة خلف أقنعة الأيقونات على PCB رقيق. تضمن زاوية الرؤية الواسعة إضاءة الرموز بشكل متساوٍ من مواقع السائق المختلفة. يمكن استخدام إشارة PWM (تعديل عرض النبضة) من وحدة تحكم جسم السيارة لتعتيم ثنائيات LED للقيادة الليلية.

11.2 مؤشر حالة الأجهزة الاستهلاكية

لآلة صنع القهوة أو الموجه (router)، يمكن أن يعمل LED واحد من نوع 19-217 كمؤشر "تشغيل الطاقة" أو "نشاط الشبكة". يتضمن التصميم دائرة بسيطة: خط التغذية 3.3 فولت للوحة الرئيسية، مقاومة تحديد تيار 68 أوم (لـ ~20 مللي أمبير عند V_Fالنموذجي)، و LED موضوع بالقرب من دليل ضوء يوجه الضوء إلى اللوحة الأمامية. يجعله استهلاكه المنخفض للطاقة وموثوقيته مثاليًا لمثل هذه التطبيقات التي تعمل دائمًا (always-on).

12. مبدأ التشغيل

يعمل LED 19-217 على مبدأ الإضاءة الكهربائية (electroluminescence) في وصلة أشباه الموصلات p-n. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج في الوصلة، يتم حقن الإلكترونات من طبقة AlGaInP من النوع n عبر الوصلة إلى طبقة النوع p، ويتم حقن الفجوات (holes) في الاتجاه المعاكس. تتحد حاملات الشحنة هذه في المنطقة النشطة بالقرب من الوصلة. في مواد AlGaInP، يطلق هذا الاتحاد الطاقة بشكل أساسي في شكل فوتونات (ضوء) بطول موجي يتوافق مع فجوة النطاق الطاقي للمادة، والتي تم هندستها لإنتاج ضوء أصفر لامع (~591 نانومتر). يعمل الراتنج الإيبوكسي الشفاف تمامًا على حماية شريحة أشباه الموصلات ويعمل كعدسة لتشكيل ناتج الضوء.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتبع تطوير ثنائيات LED من نوع SMD مثل 19-217 اتجاهات صناعية أوسع:

• زيادة الكفاءة:يستمر البحث المستمر في النمو الطبقي الخارجي (epitaxial growth) وتصميم الشرائح في تحسين لومن لكل واط (الفعالية) لثنائيات LED من نوع AlGaInP، مما يقلل استهلاك الطاقة لنفس ناتج الضوء.
• التصغير:يدفع السعي نحو أجهزة أصغر أحجام العبوات إلى أن تصبح أصغر (مثل عبوات 0402، 0202 المترية)، على الرغم من أن هذه قد تضحي ببعض الأداء البصري ومعالجة الطاقة.
• تحسين اتساق اللون:تسمح التطورات في تصنيع الرقائق (wafer) وخوارزميات التصنيف (binning) بتحكم أشد في الطول الموجي السائد وشدة الإضاءة، مما يمنح المصممين نتائج أكثر اتساقًا عبر دفعات الإنتاج.
• التكامل:اتجاه نحو دمج عدة شرائح LED (RGB، أو عدة ألوان بيضاء) في عبوة واحدة، أو دمج LED مع دوائر IC محركة، لإنشاء مصادر ضوء أكثر وظيفية وأسهل في الاستخدام.