ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD طراز 27-21/GHC-YR1S2M/3C - أبعاد 2.0x1.25x0.8 مم - جهد أمامي أقصى 3.95 فولت - استطاعة 95 ميلي واط - لون أخضر لامع - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

ثنائي باعث للضوء SMD طراز 27-21 هو جهاز صغير الحجم مصمم للتركيب السطحي، مخصص للتجميعات الإلكترونية عالية الكثافة. تكمن ميزته الأساسية في مساحته المادية المصغرة بشكل كبير مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار المعدني، مما يتيح تصميم لوحات دوائر مطبوعة (PCB) أصغر، وكثافة أعلى للمكونات، وبالتالي معدات نهائية أكثر إحكاما للمستخدم. الجهاز خفيف الوزن، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات المصغرة والمقيدة بالمساحة.

تستخدم التقنية الأساسية شريحة شبه موصلة من إنيديوم جاليوم نيتريد (InGaN) مغلفة براتنج راتنجي شفاف، تُصدر ضوءًا أخضر لامعًا. وهو من نوع LED أحادي اللون، ويتم توريده بتنسيق متوافق مع معدات التجميع الآلي القياسية (pick-and-place). المنتج متوافق مع التوجيهات البيئية والسلامة الرئيسية، فهو خالٍ من الرصاص، ومتوافق مع RoHS، ومتوافق مع لوائح الاتحاد الأوروبي REACH، وخالٍ من الهالوجينات (مع محتوى برومين <900 جزء في المليون، وكلورين <900 جزء في المليون، وBr+Cl < 1500 جزء في المليون).

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

• التصغير:يتيح تصميم لوحات أصغر وكثافة تجميع أعلى.
• ملاءمة للأتمتة:معبأ بشريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات لتوافقه مع أنظمة التركيب الآلي.
• توافق قوي مع العمليات:مناسب لكل من عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء وبالطور البخاري.
• الامتثال البيئي:يلتزم بمعايير الخلو من الرصاص، وRoHS، وREACH، والخلو من الهالوجينات.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المسموح بها (Absolute Maximum Ratings)

تحدد هذه القيم الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند هذه الحدود أو تجاوزها.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت - أقصى جهد يمكن تطبيقه في الاتجاه العكسي.
• التيار الأمامي (I_F):25 مللي أمبير - أقصى تيار أمامي مستمر (DC).
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):100 مللي أمبير - أقصى تيار أمامي نابض، مسموح به عند دورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلو هرتز.
• استطاعة التبديد (P_d):95 ميلي واط - أقصى قدرة يمكن للجهاز تبديدها عند درجة حرارة محيطة (T_a) قدرها 25 درجة مئوية.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):150 فولت - يشير إلى حساسية معتدلة للتفريغ الكهروستاتيكي؛ مطلوب إجراءات معالجة مناسبة.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40°C إلى +85°C - نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الموثوق.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40°C إلى +90°C.
• درجة حرارة اللحام (T_sol):إعادة التدفق: ذروة 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. اللحام اليدوي: 350°C لمدة أقصاها 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في ظروف اختبار قياسية وهي T_a=25°C و I_F=20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. وهي تحدد الأداء البصري والكهربائي لـ LED.

• شدة الإضاءة (I_v):من 112 إلى 285 ميللي كانديلا (mcd). لم يتم تحديد القيمة النموذجية، مما يشير إلى أن الأداء يُدار من خلال نظام التصنيف (Binning) الموضح لاحقًا.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة (نموذجي). تجعل هذه الزاوية الواسعة للرؤية الجهاز مناسبًا لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية حيث تكون الرؤية من زوايا مختلفة مهمة.
• طول موجة الذروة (λ_p):518 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي تكون فيه شدة الانبعاث الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d):من 520 إلى 535 نانومتر. هذا هو إدراك العين البشرية للون LED كطول موجي واحد.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):35 نانومتر (نموذجي). عرض الطيف المنبعث عند نصف شدته القصوى (FWHM).
• الجهد الأمامي (V_F):من 2.75 إلى 3.95 فولت عند I_F=20 مللي أمبير. هذا النطاق بالغ الأهمية لتصميم الدائرة، خاصة لحساب مقاومة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):50 ميكرو أمبير (أقصى) عند V_R=5 فولت.

ملاحظات هامة:تحدد ورقة البيانات التفاوتات المسموحة للمعلمات الرئيسية: شدة الإضاءة (±11%)، الطول الموجي السائد (±1 نانومتر)، والجهد الأمامي (±0.1 فولت). كما تحذر صراحةً من أن حالة الجهد العكسي هي لأغراض الاختبار فقط، ولا يجب تشغيل LED في حالة انحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning System)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء (Bins). يستخدم هذا الجهاز نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تعريف المجموعات بواسطة الرموز R1، R2، S1، و S2، مع قيم دنيا وعليا لشدة الإضاءة مقاسة عند I_F=20 مللي أمبير.

• R1:112 - 140 ميللي كانديلا
• R2:140 - 180 ميللي كانديلا
• S1:180 - 225 ميللي كانديلا
• S2:225 - 285 ميللي كانديلا

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تعريف المجموعات بواسطة الرموز X، Y، و Z، للتحكم في الدرجة الدقيقة للون الأخضر.

• X:520 - 525 نانومتر
• Y:525 - 530 نانومتر
• Z:530 - 535 نانومتر

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تعريف المجموعات بواسطة الرموز 5، 6، 7، و 8، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم دوائر قيادة تيار موحدة، خاصة عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي.

• 5:2.75 - 3.05 فولت
• 6:3.05 - 3.35 فولت
• 7:3.35 - 3.65 فولت
• 8:3.65 - 3.95 فولت

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية، وهي ضرورية لفهم سلوك الجهاز في ظروف غير قياسية. بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإنها تشمل عادةً:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح كيف ينخفض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. هذا أمر بالغ الأهمية للإدارة الحرارية في التطبيقات عالية الطاقة أو ذات درجة الحرارة المحيطة العالية.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي:يوضح العلاقة غير الخطية بين تيار القيادة وإخراج الضوء. التشغيل فوق التيار الموصى به يؤدي إلى انخفاض الكفاءة وتسريع التدهور.
• يوضح العلاقة الأسية، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى دائرة تحديد التيار. يمكن أن يؤدي زيادة صغيرة في الجهد إلى زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار.التوزيع الطيفي:
• رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند حوالي 518 نانومتر وعرض النطاق حوالي 35 نانومتر، مؤكدًا نقطة اللون الأخضر اللامع.5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يحتوي ثنائي باعث للضوء SMD طراز 27-21 على عبوة مستطيلة مدمجة. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر، مع تفاوت عام ±0.1 مم ما لم يُذكر) الطول الإجمالي، والعرض، والارتفاع، وكذلك تباعد ومساحة اللحام (Pad). هذه الأبعاد بالغة الأهمية لتصميم نمط اللحام على PCB لضمان اللحام والمحاذاة المناسبة. يُشار إلى القطبية بواسطة علامة على العبوة، والتي يجب محاذاتها مع العلامة المقابلة على بصمة PCB.

5.2 تحديد القطبية

القطبية الصحيحة ضرورية لتشغيل الجهاز. سيُظهر رسم العبوة في ورقة البيانات الطرف الكاثود (السالب)، عادةً بواسطة علامة مرئية مثل شق، أو نقطة، أو حافة مائلة على العبوة. يجب أن يتضمن تصميم بصمة PCB هذه العلامة لمنع أخطاء التجميع.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف درجة حرارة لحام إعادة التدفق

الجهاز متوافق مع عمليات إعادة التدفق الخالية من الرصاص. ملف درجة الحرارة الموصى به أمر بالغ الأهمية لمنع الصدمة الحرارية والتلف:

التسخين المسبق:

• 150–200°C لمدة 60–120 ثانية.الوقت فوق السائل (TAL):
• 60–150 ثانية فوق 217°C.درجة حرارة الذروة:
• 260°C كحد أقصى، لمدة لا تزيد عن 10 ثوانٍ.معدل التسخين:
• 6°C كحد أقصى في الثانية.الوقت فوق 255°C:
• 30 ثانية كحد أقصى.معدل التبريد:
• 3°C كحد أقصى في الثانية.تقييد حرج:

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:

استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف أقل من 350°C.

• حدد وقت التلامس إلى 3 ثوانٍ أو أقل لكل طرف.
• استخدم مكواة بقدرة 25 واط أو أقل.
• اترك فاصلًا زمنيًا لا يقل عن 2 ثانية بين لحام كل طرف للسماح بالتبريد.
• 6.3 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس حاجزة مقاومة للرطوبة مع مجفف.

قبل الفتح:

• قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية.مدة الصلاحية بعد الفتح (Floor Life):
• بعد فتح الكيس المضاد للرطوبة، يجب استخدام المكونات خلال 168 ساعة (7 أيام).إعادة التجفيف (Rebaking):
• إذا تم تجاوز مدة الصلاحية بعد الفتح أو تغير لون مؤشر المجفف، فإن التجفيف عند 60 ±5°C لمدة 24 ساعة مطلوب قبل لحام إعادة التدفق.6.4 الإصلاح وإعادة العمل

يُحذر بشدة من الإصلاح بعد اللحام. إذا كان لا مفر منه، فيجب استخدام مكواة لحام مزدوجة الرأس متخصصة لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد، لمنع الإجهاد الميكانيكي على وصلات اللحام. احتمالية إتلاف LED أثناء الإصلاح عالية ويجب تقييمها مسبقًا.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد الجهاز بتنسيق شريط وبكرة للتجميع الآلي.

عرض الشريط الحامل:

• 8 مم.قطر البكرة:
• 7 بوصات.الكمية لكل بكرة:
• 3000 قطعة.مستوى الحساسية للرطوبة (MSL):
• يُستدل عليه من مدة الصلاحية بعد الفتح لمدة 7 أيام ومتطلبات التجفيف، ويتوافق عادةً مع MSL 3.7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حرجة للتتبع والتطبيق الصحيح:

P/N:

• رقم المنتج (مثال: 27-21/GHC-YR1S2M/3C).CAT:
• رتبة شدة الإضاءة (مثال: S2).HUE:
• إحداثيات اللون ورتبة الطول الموجي السائد (مثال: Y).REF:
• رتبة الجهد الأمامي (مثال: 6).LOT No:
• رقم دفعة التصنيع للتتبع.8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

الإضاءة الخلفية:

• مثالي لمؤشرات لوحة القيادة، وإضاءة المفاتيح، والإضاءة الخلفية المسطحة لشاشات LCD والرموز نظرًا لزاوية رؤيته الواسعة ولونه المتسق.معدات الاتصالات:
• مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في أجهزة مثل الهواتف وآلات الفاكس.التنبيه للأغراض العامة:
• أي تطبيق يتطلب مؤشرًا أخضر لامعًا مدمجًا وموثوقًا.8.2 اعتبارات تصميم حرجة

تحديد التيار إلزامي:

1. مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. يجب دائمًا استخدام مقاومة تحديد تيار خارجية على التوالي مع LED. يتم حساب القيمة باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply_{- V}) / I_F. استخدم أقصى قيمة V_Fمن المجموعة (Bin) أو ورقة البيانات لضمان ألا يتجاوز التيار 25 مللي أمبير في أسوأ الظروف._Fالإدارة الحرارية:
2. بينما تبديد الطاقة منخفض، فإن الحفاظ على درجة حرارة وصلة منخفضة هو مفتاح الموثوقية طويلة المدى وإخراج ضوء مستقر. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية على PCB أو فتحات حرارية (Thermal Vias) إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار.حماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):
3. نفذ احتياطات ESD القياسية أثناء المعالجة والتجميع. فكر في إضافة ثنائيات قمع الجهد العابر (TVS) أو مقاومات على الخطوط الحساسة إذا كان بيئة التطبيق عرضة للتفريغ الساكن.التصنيف (Binning) للاتساق:
4. للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا (مثل مصفوفات LED متعددة)، حدد مجموعات ضيقة لشدة الإضاءة (CAT) والطول الموجي السائد (HUE). استخدام مصابيح LED من نفس دفعة التصنيع (LOT No.) يعزز الاتساق بشكل أكبر.9. المقارنة التقنية والتمييز

يتميز ثنائي باعث للضوء SMD طراز 27-21 بشكل أساسي من خلال توازنه بين الحجم والأداء وميزات الموثوقية.

مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار المعدني الأكبر:

• يقدم تقليصًا جذريًا في المساحة المادية والوزن، مما يتيح تصميمات مصغرة حديثة. تنسيق SMD يسمح بتجميع آلي أسرع وأكثر موثوقية.مقارنة بمصابيح LED SMD خضراء أخرى:
• المزيج المحدد لزاوية رؤية 130 درجة، ولون أخضر لامع من شريحة InGaN، والامتثال البيئي الشامل (خالٍ من الهالوجينات، REACH) يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات الاستهلاكية والصناعية حيث يتم إعطاء الأولوية لهذه العوامل.الامتثال المتكامل:
• الامتثال المسبق للوائح العالمية الرئيسية (RoHS، REACH، الخلو من الهالوجينات) يقلل من العبء التأهيلي للمدمجين، مما يوفر ميزة كبيرة في الأسواق المنظمة.10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: لماذا مقاومة تحديد التيار ضرورية تمامًا؟

ج1: خاصية I-V لـ LED هي أسية. تؤدي زيادة صغيرة في الجهد الأمامي تتجاوز القيمة النموذجية إلى زيادة كبيرة جدًا في التيار، والتي يمكن أن تتجاوز على الفور القيمة القصوى المسموح بها البالغة 25 مللي أمبير وتدمر الجهاز. توفر المقاومة انخفاض جهد خطي يمكن التنبؤ به لتحقيق استقرار التيار.

س2: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 3.3 فولت بدون مقاومة؟

ج2: لا. حتى لو كان 3.3 فولت ضمن نطاق V

(2.75-3.95 فولت)، فإن قيمة V_Fالفعلية لـ LED معين غير معروفة بدون التصنيف (Binning). يمكن أن يطبق مصدر 3.3 فولت 3.3 فولت مباشرة على LED بقيمة V_Fتساوي 3.0 فولت، مما يتسبب في تيار مفرط. استخدم دائمًا مقاومة على التوالي._Fس3: ماذا يحدث إذا تجاوزت مدة الصلاحية بعد الفتح البالغة 7 أيام؟

ج3: تمتص العبوة البلاستيكية الرطوبة. أثناء لحام إعادة التدفق، يمكن أن تتمدد هذه الرطوبة بسرعة، مما يسبب انفصالًا داخليًا أو \"انفجارًا\" (popcorning)، مما يؤدي إلى تشقق العبوة والفشل. التجفيف عند 60°C لمدة 24 ساعة يزيل هذه الرطوبة الممتصة.

س4: لماذا يقتصر إعادة التدفق على دورتين؟

ج4: تتعرض كل دورة إعادة تدفق الجهاز لإجهاد حراري كبير. يمكن أن تؤدي الدورات المتعددة إلى تدهور روابط الأسلاك الداخلية، أو إضعاف وصلات اللحام، أو إتلاف شريحة أشباه الموصلات نفسها، مما يقلل الموثوقية.

11. دراسة حالة تطبيقية عملية

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات حالة متعددة لجهاز إلكترونيات استهلاكية.

المتطلبات:

1. 10 مصابيح LED خضراء لامعة موحدة لمؤشرات \"التشغيل\" و\"النشاط\".خطوات التصميم:
2. تصميم الدائرة:
   • يتوفر مصدر طاقة 5 فولت. باستخدام أقصى قيمة Vوهي 3.95 فولت وهدف I_Fبقيمة 20 مللي أمبير، احسب R = (5V - 3.95V) / 0.02A = 52.5Ω. اختر القيمة القياسية الأقرب (مثال: 56Ω). أعد حساب التيار الفعلي: I_F= (5V - 3.2V_Ftyp_{) / 56Ω ≈ 32 مللي أمبير (مرتفع جدًا). كرر العملية باستخدام قيمة V}نموذجية أكثر واقعية وهي 3.2 فولت: R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90Ω. هذا يعطي تيارًا آمنًا بين 17.8 مللي أمبير (عند V_F=3.95V) و 20 مللي أمبير (عند V_F=3.2V). مقاومة 91Ω أو 100Ω هي خيار جيد._Fتخطيط PCB:
   • ضع مصابيح LED مع محاذاة القطبية الصحيحة. وفر مسافة كافية لمخروط الرؤية بزاوية 130 درجة إذا كانت المؤشرات تُرى من زاوية.التوريد:
   • حدد مجموعات ضيقة للموزع: مثال: CAT=S2 (225-285 ميللي كانديلا) و HUE=Y (525-530 نانومتر) لضمان اتساق السطوع واللون عبر جميع المؤشرات العشرة. يُنصح بطلب قطع من نفس رقم الدفعة (LOT No.).التجميع:
   • اتبع ملف درجة حرارة إعادة التدفق بدقة. استخدم مصابيح LED خلال 7 أيام من فتح الكيس المغلق.12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

ثنائيات الإضاءة (LEDs) هي أجهزة شبه موصلة تحول الطاقة الكهربائية مباشرة إلى ضوء من خلال عملية تسمى الانبعاث الكهروضوئي (electroluminescence). جوهر LED طراز 27-21 هو شريحة مصنوعة من مواد شبه موصلة من إنيديوم جاليوم نيتريد (InGaN). عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة P-N لهذا أشباه الموصلات، تندمج الإلكترونات من المادة من النوع N مع الفجوات من المادة من النوع P في المنطقة النشطة. يطلق هذا الاندماج الطاقة في شكل فوتونات (جزيئات ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق (bandgap) للمادة شبه الموصلة. لـ InGaN فجوة نطاق تتوافق مع الضوء في الطيف من الأزرق إلى الأخضر. في هذا الجهاز، يتم ضبط التركيب لإنتاج ضوء أخضر لامع بطول موجة ذروة حوالي 518 نانومتر. الراتنج الإيبوكسي الشفاف يحمي الشريحة ويعمل أيضًا كعدسة، مشكلاً إخراج الضوء إلى زاوية الرؤية المحددة البالغة 130 درجة.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

يمثل LED طراز 27-21 تقنية ناضجة ومعتمدة على نطاق واسع ضمن التطور الأوسع للإضاءة ذات الحالة الصلبة. تشمل الاتجاهات الرئيسية المؤثرة على هذا القطاع من المنتجات:

التصغير المستمر:

• يدفع السعي نحو أجهزة إلكترونية أصغر حجمًا وأرق وأكثر ثراءً بالميزات إلى تطوير عبوات LED أصغر حجمًا (مثل أحجام 0201، 01005) مع الحفاظ على الأداء البصري أو تحسينه.تحسين الكفاءة واللمعان:
• تؤدي التحسينات المستمرة في النمو البلوري وتصميم الشرائح إلى كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل وحدة مدخلات كهربائية)، مما يسمح باستهلاك طاقة أقل أو سطوع أعلى من نفس حجم العبوة.اتساق اللون والتصنيف المتقدم (Binning):
• تتطلب تطبيقات العرض والسيارات تفاوتات تصنيف أضيق واستخدام تصنيف متعدد المعلمات أكثر تطوراً (مثل دمج التدفق الضوئي، والطول الموجي، والجهد الأمامي في رمز واحد) لتحقيق اتساق مثالي في المصفوفات الكبيرة.تكامل الوظائف:
• اتجاه نحو دمج دوائر التحكم (مثل مشغلات التيار الثابت) أو شرائح ألوان متعددة (RGB) في عبوة واحدة لتبسيط تصميم النظام وتقليل المساحة على PCB.الموثوقية وملاءمة البيئات القاسية:
• تطوير مصابيح LED ذات أداء محسن في درجات الحرارة العالية وتحت الرطوبة العالية، مما يوسع استخدامها في التطبيقات السياراتية والصناعية والهواء الطلق. الامتثال البيئي (الخلو من الهالوجينات، REACH) المذكور في ورقة البيانات هذه هو استجابة مباشرة للاتجاهات التنظيمية العالمية.بينما يعتبر طراز 27-21 مكونًا قياسيًا، إلا أن تصميمه يعكس هذه المتطلبات الصناعية للموثوقية والامتثال والأداء في تنسيق مدمج وقابل للأتمتة.

While the 27-21 is a standard component, its design reflects these industry demands for reliability, compliance, and performance in a compact, automatable format.