ورقة بيانات LED SMD 19-21 باللون الأحمر الداكن - الأبعاد 2.0x1.25x0.8 مم - الجهد 1.75-2.35 فولت - الطاقة 60 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED من نوع جهاز التثبيت السطحي (SMD) بحجم عبوة 19-21، ويصدر لونًا أحمر داكنًا. تم تصميم هذا المكون لعمليات التجميع الإلكتروني الحديثة، حيث يوفر مساحة صغيرة وأداءً موثوقًا لتطبيقات المؤشر والإضاءة الخلفية المختلفة.

1.1 المزايا الأساسية وتحديد موقع المنتج

الميزة الأساسية لهذا الـ LED SMD 19-21 هي حجمه المصغر بشكل كبير مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي. هذا التصغير يتيح عدة فوائد رئيسية لمصممي المنتجات:

• حجم لوحة أصغر:يسمح بتصاميم لوحات دوائر مطبوعة (PCB) أكثر إحكاما.
• كثافة تعبئة أعلى:يمكن وضع مكونات أكثر في مساحة معينة.
• تقليل مساحة التخزين:المكونات الأصغر تتطلب مساحة تخزين أقل.
• بناء خفيف الوزن:مثالي للتطبيقات المحمولة والمصغرة حيث يكون الوزن عاملاً حاسماً.
• التوافق:يتم تعبئة الجهاز على شريط بعرض 8 مم على بكرة قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات اللصق والوضع الآلي القياسية المستخدمة في التصنيع بالحجم الكبير.

يتم وضع المنتج كحل عام للمؤشرات والإضاءة الخلفية، مناسب بشكل خاص للتطبيقات التي تكون فيها المساحة والوزن محدودين.

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

تم تصميم هذا الـ LED لمجموعة واسعة من التطبيقات الإلكترونية. تشمل أسواقه المستهدفة الرئيسية:

• 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 لشاشات LCD، وإضاءة الرموز، وإضاءة خلفية للمفاتيح.
• الاستخدام العام كمؤشر:أي تطبيق يتطلب ضوء حالة أو مؤشر أحمر موثوقًا وصغير الحجم.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعياً للمعايير الفنية للـ LED. فهم هذه الحدود أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة موثوقة.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود ويجب تجنبه لضمان الموثوقية على المدى الطويل.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيارًا فوريًا للوصلة.
• تيار الأمام المستمر (I_F):25 مللي أمبير. الحد الأقصى لتيار التيار المستمر للتشغيل المستمر.
• تيار الأمام الذروي (I_FP):60 مللي أمبير (دورة عمل 1/10 @ 1 كيلو هرتز). هذا التصنيف مخصص للتشغيل النبضي فقط ولا يجب تجاوزه حتى للحظة في التشغيل بالتيار المستمر.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ميغاواط. أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة، وتحسب كـ V_F* I_F.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):2000 فولت. يوفر مقياسًا لحساسية الجهاز للكهرباء الساكنة. إجراءات التعامل الصحيحة مع ESD إلزامية.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي تم تحديد الجهاز للتشغيل ضمنه.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +90°C.
• درجة حرارة اللحام:
  • لحام إعادة التدفق: ذروة 260°C كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ.
  • اللحام اليدوي: 350°C عند طرف المكواة كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية (Ta=25°C)

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف الاختبار القياسية (25°C محيط، I_F=5 مللي أمبير).

• شدة الإضاءة (I_v):7.2 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 18.0 مللي كانديلا (الحد الأقصى). الناتج الفعلي يتم تصنيفه (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):100 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):639 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي تكون فيه الانبعاثات الطيفية أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d):625.5 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 637.5 نانومتر (الحد الأقصى). هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون. وهو أيضًا مصنف.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي). عرض طيف الانبعاث عند نصف أقصى شدة.
• جهد الأمام (V_F):1.75 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.35 فولت (الحد الأقصى) عند I_F=5 مللي أمبير. هذا المعامل له تسامح ضيق ±0.1 فولت ويتم تصنيفه.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. من المهم ملاحظة أن الجهازلم يتم تصميمه للتشغيل في انحياز عكسي; هذا الاختبار هو فقط لتوصيف التسرب.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معايير رئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار أجزاء تلبي متطلبات تطبيق معين.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED إلى أربع مجموعات (K1، K2، L1، L2) بناءً على ناتج الضوء عند 5 مللي أمبير.

• K1:7.2 - 9.0 مللي كانديلا
• K2:9.0 - 11.5 مللي كانديلا
• L1:11.5 - 14.5 مللي كانديلا
• L2:14.5 - 18.0 مللي كانديلا

ينطبق تسامح ±11% داخل كل مجموعة.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم التحكم في اللون (الدرجة اللونية) عن طريق تصنيف الطول الموجي السائد إلى ثلاث نطاقات (E6، E7، E8).

• E6:625.5 - 629.5 نانومتر
• E7:629.5 - 633.5 نانومتر
• E8:633.5 - 637.5 نانومتر

ينطبق تسامح ±1 نانومتر داخل كل مجموعة.

3.3 تصنيف جهد الأمام

لمساعدة في تصميم تنظيم التيار، خاصة في السلاسل المتوازية، يتم تصنيف جهد الأمام.

• المجموعة 0:1.75 - 1.95 فولت
• المجموعة 1:1.95 - 2.15 فولت
• المجموعة 2:2.15 - 2.35 فولت

ينطبق تسامح ±0.1 فولت داخل كل مجموعة.

4. تحليل منحنيات الأداء

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

4.1 شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة

يظهر هذا المنحنى أن شدة الإضاءة تتناقص مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. هذه خاصية أساسية لمصادر الضوء شبه الموصلة بسبب انخفاض الكفاءة الكمومية الداخلية في درجات الحرارة الأعلى. يجب على المصممين تخفيض توقعات ناتج الضوء إذا كان الـ LED سيعمل في بيئة عالية الحرارة.

4.2 شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام

العلاقة بين التيار (I_F) وناتج الضوء تكون خطية بشكل عام عند التيارات المنخفضة ولكن يمكن أن تصبح تحت الخطية عند التيارات الأعلى بسبب التسخين وانخفاض الكفاءة. التشغيل فوق التيار الموصى به لن ينتج عنه زيادات متناسبة في السطوع وسيقلل من العمر الافتراضي.

4.3 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى I-V)

هذه هي الخاصية الأساسية للدايود. يظهر المنحنى علاقة أسية. التغيير الصغير في الجهد يؤدي إلى تغيير كبير في التيار، مما يسلط الضوء على الحاجة الماسة لدائرة تحديد التيار (مثل مقاومة متسلسلة أو سائق تيار ثابت) لمنع الانفجار الحراري والتلف.

4.4 منحنى تخفيض تيار الأمام

يحدد هذا الرسم البياني أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع ارتفاع درجة الحرارة، يجب تقليل أقصى تيار آمن للبقاء ضمن حدود تبديد طاقة الجهاز ومنع ارتفاع درجة الحرارة.

4.5 توزيع الطيف

يؤكد الرسم الطيفي الطبيعة أحادية اللون لهذا الـ LED القائم على AlGaInP، حيث يظهر قمة انبعاث ضيقة مركزة حول 639 نانومتر، والتي تتوافق مع اللون الأحمر الداكن. عرض النطاق 20 نانومتر يشير إلى نقاء الطيف.

4.6 نمط الإشعاع

يوضح الرسم القطبي زاوية الرؤية 100 درجة. تكون الشدة أعلى عند 0 درجة (عموديًا على وجه الـ LED) وتتناقص بشكل متماثل نحو الحواف، تتبع نمطًا شبه لامبرتي نموذجي لهذا النمط من العبوات.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يحتوي LED SMD 19-21 على الأبعاد الرئيسية التالية (تسامح ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك):

• الطول:2.0 مم
• العرض:1.25 مم
• الارتفاع:0.8 مم

يتم الإشارة بوضوح إلى علامة الكاثود على العبوة للتوجيه الصحيح للقطبية أثناء التجميع.

5.2 تصميم الوسادة والقطبية

يتم توفير البصمة الموصى بها (نمط الأرضية) في رسم الأبعاد. التعريف الصحيح للكاثود (المميز عادةً بلون أخضر، أو شق، أو زاوية مائلة كما هو موضح) أمر ضروري لمنع الاتصال العكسي أثناء اللحام.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الالتزام بهذه الإرشادات أمر بالغ الأهمية لضمان موثوقية وصلة اللحام ومنع تلف الـ LED.

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق (خالي من الرصاص)

ملف درجة الحرارة الموصى به حاسم لسبائك اللحام الخالية من الرصاص (SAC):

• التسخين المسبق:150-200°C لمدة 60-120 ثانية. هذا يسخن اللوحة تدريجيًا لتقليل الصدمة الحرارية.
• الوقت فوق السائل (217°C):60-150 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى:260°C كحد أقصى.
• الوقت ضمن 5°C من القمة:10 ثوانٍ كحد أقصى.
• أقصى معدل صعود:6°C/ثانية.
• أقصى معدل هبوط:3°C/ثانية.
• حد إعادة التدفق:يجب ألا يخضع الجهاز لعملية لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين.

6.2 احتياطات اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد:

• استخدم مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة مضبوطة على 350°C كحد أقصى.
• حدد وقت التلامس إلى 3 ثوانٍ لكل طرف.
• استخدم مكواة بقدرة 25 واط أو أقل.
• اسمح بفاصل تبريد لا يقل عن 2 ثانية بين لحام كل طرف.
• تجنب تطبيق إجهاد ميكانيكي على جسم الـ LED أثناء التسخين.

6.3 الإصلاح وإعادة العمل

يتم تثبيط بشدة عن الإصلاح بعد اللحام. إذا كان لا مفر منه تمامًا، فيجب استخدام مكواة لحام برأسين متخصصة لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد، مما يسمح برفع المكون دون لف. احتمالية التلف عالية، ويجب التحقق من خصائص الـ LED بعد أي إعادة عمل.

7. التخزين والحساسية للرطوبة

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

7.1 ظروف التخزين

• لا تفتح كيس الحاجز المضاد للرطوبة حتى تصبح المكونات جاهزة للاستخدام.
• بعد الفتح: قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية (RH).
• عمر الأرضية:استخدم خلال 168 ساعة (7 أيام) من فتح الكيس.
• إذا لم يتم الاستخدام خلال هذا الوقت، أعد الإغلاق مع مجفف أو أعد الخبز.

7.2 تعليمات الخبز

إذا تغير لون مؤشر المجفف أو تم تجاوز عمر الأرضية، قم بخبز المكونات قبل الاستخدام لإزالة الرطوبة الممتصة.

• درجة الحرارة:60°C ±5°C
• المدة:24 ساعة
• ملاحظة:تأكد من أن درجة حرارة الخبز لا تتجاوز درجة حرارة التخزين القصوى (90°C).

8. معلومات التعبئة والطلب

8.1 مواصفات التعبئة

• الشريط الحامل:عرض 8 مم.
• حجم البكرة:قطر 7 بوصات.
• الكمية لكل بكرة:3000 قطعة.
• التعبئة:يتم ختم المكونات في كيس رطوبة من الألومنيوم مع مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة.

8.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حاسمة للتتبع والتعريف:

• CPN:رقم جزء العميل (إذا تم تعيينه).
• P/N:رقم جزء الشركة المصنعة (مثال: 19-21/R7C-AK1L2BY/3T).
• QTY:كمية التعبئة على البكرة.
• CAT:رمز مجموعة شدة الإضاءة (مثال: K1، L2).
• HUE:رمز مجموعة الطول الموجي السائد / اللونية (مثال: E6، E7).
• REF:رمز مجموعة جهد الأمام (مثال: 0، 1، 2).
• رقم الدفعة:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

9. اعتبارات تصميم التطبيق

9.1 تحديد التيار إلزامي

هذه هي القاعدة الأكثر أهمية في التصميم. يجب تشغيل الـ LED بتيار ثابت أو أن يكون له مقاومة متسلسلة محسوبة بناءً على جهد الإمداد (V_supply)، وجهد الأمام للـ LED (V_Fمن مجموعته)، والتيار المطلوب (I_F≤ 25 مللي أمبير). صيغة المقاومة هي: R = (V_supply- V_F) / I_F. بدون ذلك، فإن الزيادة الطفيفة في جهد الإمداد ستسبب زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار.

9.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن العبوة صغيرة، إلا أن تبديد الطاقة (حتى 60 ميغاواط) يولد حرارة. تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على اللوحة (وسائد تخفيف حراري) حول وسائد اللحام للمساعدة في تبديد الحرارة، خاصة إذا كان التشغيل بالقرب من أقصى تيار أو في درجات حرارة محيطة عالية. راجع منحنى التخفيض.

9.3 حماية ESD

بتصنيف ESD HBM يبلغ 2000 فولت، فإن هذا الجهاز لديه حساسية معتدلة. نفذ حماية ESD على خطوط الإدخال إذا كانت معرضة لملامسة المستخدم، واتبع دائمًا إجراءات التعامل الآمنة من ESD أثناء التجميع والنماذج الأولية.

10. المقارنة الفنية والتمييز

تقدم عبوة 19-21 توازنًا محددًا بين الحجم والأداء.

• مقارنة بمصابيح LED SMD الأكبر (مثل 3528):الـ 19-21 أصغر بكثير، مما يوفر مساحة على اللوحة، ولكن عادةً ما يكون له تصنيفات تيار أقصى وناتج ضوء أقل.
• مقارنة بمصابيح LED SMD الأصغر (مثل 0402):الـ 19-21 أسهل في التعامل واللحام يدويًا، ويوفر قدرة أعلى على التعامل مع الطاقة، وغالبًا ما يكون له زاوية رؤية أوسع.
• مقارنة بمصابيح LED ذات الثقب المار:يُلغي شكل SMD الحاجة إلى ثقوب محفورة، ويمكن التجميع الآلي، ويقلل الوزن، ويسمح بكثافة مكونات أعلى بكثير على اللوحة.
• تقنية AlGaInP:نظام المواد هذا معروف بكفاءته العالية في نطاق اللون الأحمر/البرتقالي/الكهرماني، حيث يوفر سطوعًا واستقرارًا لونيًا جيدًا مقارنة بالتقنيات الأقدم.

11. الأسئلة الشائعة (FAQ)

11.1 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED مباشرة من مصدر 3.3 فولت أو 5 فولت؟

No.يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار متسلسلة. على سبيل المثال، مع مصدر 5 فولت و LED ذو V_Fبقيمة 2.0 فولت عند 20 مللي أمبير: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. مطلوب مقاومة 150 أوم.

11.2 لماذا يتم تحديد شدة الإضاءة عند 5 مللي أمبير بدلاً من الحد الأقصى 25 مللي أمبير؟

5 مللي أمبير هو شرط اختبار قياسي يسمح بمقارنة متسقة بين نماذج ومجموعات LED مختلفة. يمكنك تشغيله عند تيارات أعلى (حتى 25 مللي أمبير) للحصول على سطوع أعلى، ولكن يجب الرجوع إلى منحنى \"شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام\" والتأكد من عدم تجاوز الحدود الحرارية.

11.3 ماذا تعني رموز المجموعات (مثل K1، E7، 1) لتصميمي؟

إذا كان تطبيقك يتطلب سطوعًا متسقًا عبر عدة مصابيح LED، فيجب عليك تحديد مجموعة شدة إضاءة ضيقة (مثل L1 فقط). إذا كان اتساق اللون حاسمًا، فحدد مجموعة طول موجي ضيقة (مثل E7 فقط). للتصاميم حيث تكون مصابيح LED متصلة على التوازي، فإن تحديد مجموعة جهد أمامي ضيقة (مثل 1 فقط) يساعد في ضمان توزيع التيار بشكل أكثر تساويًا.

11.4 تقول ورقة البيانات \"لم يتم تصميمه للتشغيل العكسي.\" ماذا يعني هذا؟

هذا يعني أنه يجبألايتم تشغيل الـ LED عمدًا مع الكاثود عند جهد أعلى من الأنود. تصنيف الجهد العكسي 5 فولت هوأقصى تصنيف للبقاءللأحداث العابرة العرضية، وليس حالة تشغيل. من المحتمل حدوث تلف دائم إذا تم تطبيق جهد عكسي أثناء التشغيل العادي.

12. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو:تصميم مفتاح سيارة مضغوط بإضاءة خلفية حمراء.

1. اختيار المكون:تم اختيار LED 19-21 الأحمر الداكن لحجمه الصغير، وسطوعه المناسب، وتوافقه مع التجميع الآلي.
2. تصميم الدائرة:يتم استخدام نظام السيارة 12 فولت. يتم حساب مقاومة متسلسلة. بافتراض مجموعة جهد أمامي بقيمة 2.0 فولت وتيار مطلوب 15 مللي أمبير لسطوع كافٍ وعمر طويل: R = (12V - 2.0V) / 0.015A ≈ 667 Ω. تم اختيار مقاومة قياسية 680 Ω، 1/8W.
3. تخطيط اللوحة:يتم وضع بصمة 19-21 المضغوطة تحت قبة المفتاح. تمت إضافة كمية صغيرة من النحاس الإضافي إلى وسائد اللحام لتبديد الحرارة.
4. التصنيع:يتم طلب مصابيح LED من المجموعة L1 (للسطوع المتسق) و E7 (للون المتسق) على بكرات 7 بوصات للصق ووضع آلي.
5. التجميع:يتم استخدام البكرة المختومة خلال عمرها الأرضي البالغ 7 أيام. تخضع اللوحة لمرحلة إعادة تدفق واحدة باستخدام ملف تعريف الخالي من الرصاص المحدد.
6. النتيجة:إضاءة خلفية موثوقة ومضاءة بشكل موحد للمفتاح بعمر تشغيلي طويل.

13. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد هذا الـ LED على مادة شبه موصلة من AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) تنمو على ركيزة. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. في شبه موصل ذي فجوة نطاق مباشرة مثل AlGaInP، يطلق هذا الاتحاد الطاقة بشكل أساسي في شكل فوتونات (ضوء). النسبة المحددة للألومنيوم، والغاليوم، والإنديوم في الشبكة البلورية تحدد طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأحمر الداكن (~639 نانومتر). عدسة الراتنج الشفافة تحمي الشريحة وتشكل الضوء المنبعث إلى زاوية الرؤية المحددة البالغة 100 درجة.

مصطلحات مواصفات LED

شرح كامل للمصطلحات التقنية للـ LED