ورقة بيانات LED SMD 19-217/R6C-P1Q2/3T - أحمر ساطع - 20 مللي أمبير - 2.0 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 19-217 مصباح LED من نوع جهاز التثبيت السطحي (SMD) مصمم لتطبيقات المؤشرات العامة والإضاءة الخلفية. يستخدم شريحة AlGaInP لإنتاج ضوء أحمر ساطع. تتيح عبوة SMD المدمجة الخاصة به مزايا كبيرة في التصميم الإلكتروني الحديث، بما في ذلك تقليل مساحة اللوحة، وكثافة أعلى لتعبئة المكونات، والتقليل العام لحجم المعدات النهائية. يتوافق الجهاز مع معايير السلامة والبيئة الرئيسية، بما في ذلك متطلبات RoHS وREACH والخالية من الهالوجين.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تنبع المزايا الأساسية لهذا LED من شكله المدمج من نوع SMD. مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، فإنه يسمح بتصاميم لوحات دوائر مطبوعة (PCB) أصغر، وتقليل متطلبات مساحة التخزين، ومنتجات نهائية أخف وزناً. وهذا يجعله مناسباً بشكل خاص للتطبيقات التي تكون فيها المساحة والوزن قيوداً حرجة. يستهدف الجهاز مجموعة واسعة من الأسواق بما في ذلك الإلكترونيات الاستهلاكية، ومعدات الاتصالات (مثل الهواتف، وأجهزة الفاكس)، وإضاءة لوحة القيادة والمفاتيح في السيارات، وتطبيقات المؤشرات العامة حيث تكون هناك حاجة لمصدر ضوء أحمر موثوق ومدمج.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفسيراً مفصلاً وموضوعياً للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات. يعد فهم هذه الحدود والقيم النموذجية أمراً بالغ الأهمية لتصميم دائرة موثوقة.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف تشغيل.

• الجهد العكسي (VR): 5 فولت- يمكن أن يتسبب تطبيق جهد انحياز عكسي يتجاوز 5 فولت في انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي (IF): 25 مللي أمبير- أقصى تيار مستمر يمكن تمريره عبر LED بشكل مستمر.
• تيار الذروة الأمامي (IFP): 60 مللي أمبير- حد التيار النبضي (دورة عمل 1/10، تردد 1 كيلو هرتز) للومضات عالية الكثافة قصيرة المدى. سيؤدي تجاوز تصنيف التيار المستمر بدون نبض مناسب إلى ارتفاع درجة الحرارة.
• تبديد الطاقة (Pd): 60 ملي واط- أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة، وتحسب كـ (الجهد الأمامي (VF) * التيار الأمامي (IF)).
• ESD (HBM): 2000 فولت- يتمتع LED بتصنيف تفريغ كهروستاتيكي لنموذج الجسم البشري يبلغ 2 كيلو فولت. من الضروري اتخاذ احتياطات التعامل المناسبة مع ESD أثناء التجميع.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين: من -40°C إلى +85°C / من -40°C إلى +90°C- يحدد النطاق البيئي الكامل للاستخدام والتخزين في حالة عدم التشغيل.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ، أو اللحام اليدوي عند 350 درجة مئوية لمدة تصل إلى 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعايير في حالة اختبار قياسية Ta=25°C و IF=20mA، ما لم يُذكر خلاف ذلك. وهي تحدد الأداء النموذجي لـ LED.

• شدة الإضاءة (Iv): 45.0 - 112 ملي شمعة (غير محدد بشكل نموذجي)- كمية الضوء المرئي المنبعث. يشير النطاق الواسع إلى استخدام نظام تصنيف (انظر القسم 3). تيار الاختبار هو 20 مللي أمبير.
• زاوية الرؤية (2θ1/2): 120 درجة (نموذجي)- الزاوية التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف الشدة عند 0 درجة (على المحور). هذه زاوية رؤية واسعة جداً، ومناسبة للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة.
• الطول الموجي للذروة (λp): 632 نانومتر (نموذجي)- الطول الموجي الذي تكون عنده طاقة الخرج البصرية في أقصى حد. بالنسبة لمصابيح LED الحمراء من نوع AlGaInP، يقع هذا عادةً في المنطقة من البرتقالي الأحمر إلى الأحمر.
• الطول الموجي السائد (λd): 624 نانومتر (نموذجي)- الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية ويتطابق مع لون ضوء LED. غالباً ما يكون أقصر قليلاً من الطول الموجي للذروة لمصابيح LED الحمراء.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ): 20 نانومتر (نموذجي)- عرض الطيف المنبعث عند نصف الطاقة القصوى (FWHM). تشير قيمة 20 نانومتر إلى لون نقي نسبياً.
• الجهد الأمامي (VF): 1.7 فولت - 2.4 فولت (نموذجي 2.0 فولت)- انخفاض الجهد عبر LED عند تشغيله بتيار 20 مللي أمبير. يجب على المصممين استخدام هذا لحساب قيمة المقاوم المحدد للتيار المطلوبة. القيمة النموذجية البالغة 2.0 فولت هي معيار تصميم رئيسي.
• التيار العكسي (IR): 10 ميكرو أمبير كحد أقصى.- تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عند تطبيق الجهد العكسي المحدد (5 فولت).

3. شرح نظام التصنيف

تحدد ورقة البيانات نظام تصنيف لشدة الإضاءة لضمان اتساق السطوع لتطبيقات الإنتاج. يشير رمز الجهاز المحدد "P1Q2" في رقم الجزء إلى تصنيفه.

• رمز التصنيف P1:شدة الإضاءة من 45.0 ملي شمعة إلى 57.0 ملي شمعة.
• رمز التصنيف P2:شدة الإضاءة من 57.0 ملي شمعة إلى 72.0 ملي شمعة.
• رمز التصنيف Q1:شدة الإضاءة من 72.0 ملي شمعة إلى 90.0 ملي شمعة.
• رمز التصنيف Q2:شدة الإضاءة من 90.0 ملي شمعة إلى 112 ملي شمعة.

يشير اللاحقة "P1Q2/3T" في رقم الجزء إلى أن هذا الجهاز المحدد يقع ضمن تصنيف Q2 لشدة الإضاءة. يمكن للمصممين اختيار التصنيف المناسب بناءً على مستوى السطوع المطلوب لتطبيقهم. كما تلاحظ ورقة البيانات وجود تسامح عام يبلغ ±11% في شدة الإضاءة داخل التصنيف الواحد.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما تشير ملف PDF إلى "منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية"، إلا أن الرسوم البيانية المحددة غير مرفقة في النص. بناءً على سلوك LED القياسي، ستشمل هذه المنحنيات عادةً:

• منحنى IV (التيار مقابل الجهد):يوضح العلاقة الأسية بين الجهد الأمامي والتيار الأمامي. يقع جهد "الركبة" حول قيمة VF النموذجية البالغة 2.0 فولت. هذا المنحنى ضروري لتصميم دائرة التشغيل.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد خرج الضوء مع زيادة التيار، عادةً في علاقة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل، قبل أن تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جداً بسبب التسخين.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح تقليل تصنيف خرج الضوء مع زيادة درجة حرارة الوصلة. بالنسبة لمعظم مصابيح LED، ينخفض الخرج مع ارتفاع درجة الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند ~632 نانومتر وعرض النطاق ~20 نانومتر.

يجب على المصممين الرجوع إلى ورقة البيانات الرسومية الكاملة من الشركة المصنعة لهذه المنحنيات التفصيلية لتحسين الأداء عبر درجات الحرارة وظروف التشغيل.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتم وضع LED داخل عبوة SMD قياسية. يوفر الرسم في ورقة البيانات الأبعاد الحرجة بما في ذلك طول الجسم، والعرض، والارتفاع، وموضع أطراف الكاثود/الأنود. يتم عادةً تحديد الكاثود بواسطة علامة مرئية مثل شق، أو نقطة خضراء، أو زاوية مقطوعة على العبوة. يكون التسامح البعدي بشكل عام ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يعد تخطيط البصمة الدقيق ضرورياً لنجاح عملية الاختيار والوضع الآلية واللحام.

5.2 تحديد قطبية التوصيل

القطبية الصحيحة ضرورية لتشغيل LED. سيشير مخطط العبوة في ورقة البيانات بوضوح إلى طرف الكاثود (السالب). سيؤدي تركيب LED في انحياز عكسي إلى منعه من الإضاءة، وإذا تم تجاوز تصنيف الجهد العكسي، فقد يتلف الجهاز.

6. إرشادات اللحام والتركيب

التعامل السليم أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الموثوقية. توفر ورقة البيانات تعليمات مفصلة.

6.1 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف. لا يجب فتح الكيس حتى تكون المكونات جاهزة للاستخدام. إذا تم فتح الكيس ولم يتم استخدام المكونات على الفور، فإن لديها "عمر تخزين" لمدة عام واحد في ظروف خاضعة للرقابة (≤30°C، ≤60% رطوبة نسبية). إذا تم تجاوز ذلك أو إذا تغير لون مؤشر المجفف، فإنه يلزم معالجة بالخبز (60±5°C لمدة 24 ساعة) قبل لحام إعادة التدفق لمنع تلف "انفجار الذرة" الناتج عن تبخر الرطوبة.

6.2 منحنى لحام إعادة التدفق

تم تحديد منحنى إعادة تدفق خالٍ من الرصاص:

• التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية.
• الوقت فوق نقطة الانصهار (217 درجة مئوية):60-150 ثانية.
• درجة حرارة الذروة:260 درجة مئوية كحد أقصى، ولا يتم الاحتفاظ بها لأكثر من 10 ثوانٍ.
• معدل الصعود:6 درجات مئوية/الثانية كحد أقصى.
• معدل الهبوط:3 درجات مئوية/الثانية كحد أقصى.

يجب ألا يتم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين. يجب ألا تنحني أو تتعرض اللوحة PCB لإجهاد أثناء اللحام أو بعده.

6.3 اللحام اليدوي وإعادة التصحيح

إذا كان اللحام اليدوي ضرورياً، فيجب أن تكون درجة حرارة طرف المكواة أقل من 350 درجة مئوية، ويتم تطبيقها لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ لكل طرف. يوصى باستخدام مكواة منخفضة الطاقة (≤25 واط). يجب السماح بفترة تبريد لا تقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف. لا يُنصح بشدة بإعادة التصحيح، ولكن إذا كان لا مفر منه، فيجب استخدام مكواة لحام برأس مزدوج متخصص لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد وتجنب الإجهاد الميكانيكي على وصلات اللحام.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد مصابيح LED في شريط ناقل بارز بعرض 8 مم قياسي في الصناعة، ملفوف على بكرة قطرها 7 بوصات. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم توفير أبعاد البكرة، والشريط، وشريط الغطاء في ورقة البيانات لضمان التوافق مع معدات التجميع الآلية.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة حقول رئيسية:

• P/N:رقم المنتج (مثال: 19-217/R6C-P1Q2/3T).
• QTY:كمية التعبئة (3000 قطعة).
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (مثال: Q2).
• HUE:إحداثيات اللونية ورتبة الطول الموجي السائد.
• REF:رتبة الجهد الأمامي.
• LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

8. اقتراحات تصميم التطبيقات

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

طريقة التشغيل الأكثر شيوعاً هي مقاوم متسلسل بسيط. يتم حساب قيمة المقاوم (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - VF) / IF. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت، وقيمة VF نموذجية 2.0 فولت، وتيار IF مطلوب 20 مللي أمبير: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. يجب أن يكون تصنيف قدرة المقاوم على الأقل (Vsupply - VF) * IF = 0.06W؛ مقاوم بقدرة 1/8W أو 1/10W يكفي. هذا المقاومإلزاميلمنع التيار الزائد، لأن الخاصية الأسية IV لـ LED تعني أن زيادة صغيرة في الجهد تسبب طفرة كبيرة في التيار يمكن أن تدمر الجهاز على الفور.

8.2 اعتبارات التصميم

• تشغيل التيار:قم دائماً بالتشغيل بتيار ثابت أو مصدر جهد مع مقاوم متسلسل. لا تقم بالاتصال مباشرة بمصدر جهد.
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن العبوة صغيرة، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في اللوحة PCB حول الوسادات الحرارية (إن وجدت) أو التهوية العامة للوحة يساعد في الحفاظ على درجة حرارة وصلة أقل، والحفاظ على خرج الضوء والعمر الطويل.
• حماية ESD:قم بتنفيذ حماية ESD على خطوط الإدخال إذا كان LED في موقع يمكن للمستخدم الوصول إليه، واتبع إجراءات التعامل الآمنة من ESD أثناء التجميع.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يتمثل التمييز الأساسي لـ 19-217 في الجمع بين زاوية رؤية واسعة جداً تبلغ 120 درجة ونقطة لونه الأحمر الساطع المحددة (λd ~624nm) من نظام مادة AlGaInP. مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم أو مصابيح LED ذات الزوايا الأضيق، فإنه يوفر رؤية أكثر اتساقاً خارج المحور، وهو أمر مفيد لمؤشرات اللوحات والإضاءة الخلفية حيث قد لا يكون المشاهد أمام الجهاز مباشرة. كما أن امتثاله لمعايير البيئة الحديثة (RoHS، الخالي من الهالوجين) هو أيضاً متطلب رئيسي لمعظم تصنيع الإلكترونيات المعاصر.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بتيار 30 مللي أمبير للحصول على سطوع أكثر؟

ج: لا. الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 25 مللي أمبير. يتجاوز هذا التصنيف خطر ارتفاع درجة الحرارة والفشل المبكر. للحصول على سطوع أعلى، اختر LED من تصنيف شدة إضاءة أعلى (مثل Q2) أو منتج مختلف مصنف لتيار أعلى.

س: تظهر ورقة البيانات قيمة VF نموذجية تبلغ 2.0 فولت، لكن دائري تقيس 2.2 فولت. هل هذا طبيعي؟

ج: نعم. نطاق الجهد الأمامي المحدد هو من 1.7 فولت إلى 2.4 فولت. قيمة 2.2 فولت تقع ضمن الحد الأقصى بشكل جيد وهي طبيعية بسبب الاختلافات في التصنيع. يجب أن يستخدم حساب المقاوم المحدد للتيار أقصى قيمة VF (2.4 فولت) لضمان ألا يتجاوز التيار 25 مللي أمبير في أسوأ الظروف.

س: هل أحتاج إلى خبز مصابيح LED إذا كان الكيس مفتوحاً لمدة أسبوع؟

ج: هذا يعتمد على بيئة التخزين. إذا تم تخزينها في بيئة خاضعة للرقابة تفي بشروط عمر التخزين (≤30°C، ≤60% رطوبة نسبية)، فقد لا يكون الخبز ضرورياً. ومع ذلك، إذا كانت ظروف التخزين غير معروفة أو رطبة، فإن إجراء الخبز الموصى به (60 درجة مئوية لمدة 24 ساعة) هو ممارسة آمنة لمنع عيوب اللحام.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة بمصابيح LED حمراء متعددة.

يقوم مصمم بإنشاء لوحة تحكم تتطلب 10 مؤشرات حالة حمراء موحدة. يختارون LED 19-217/تصنيف Q2 لسطوع متسق. يتم تشغيل اللوحة بواسطة خط طاقة 3.3 فولت. باستخدام أقصى قيمة VF وهي 2.4 فولت لضمان التشغيل الآمن في جميع الظروف، يحسبون المقاوم المتسلسل: R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ω. أقرب قيمة قياسية هي 47 Ω. سيكون التيار الفعلي مع قيمة VF نموذجية 2.0 فولت حوالي ~27.7 مللي أمبير، وهو أعلى قليلاً من الحد الأقصى المطلق. لذلك، للبقاء ضمن حد 25 مللي أمبير في جميع الظروف، يجب عليهم استخدام مقاوم أكبر. إعادة الحساب مع هدف 20 مللي أمبير عند أقصى VF: R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ω. عند قيمة VF النموذجية (2.0V)، سيكون التيار (3.3V-2.0V)/47Ω = 27.7mA، وهو مرتفع جداً. نهج أفضل هو التصميم للحالة النموذجية ولكن التحقق من أقصى تيار: اختر R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ω (استخدم 68 Ω). أقصى تيار عند VF_min (1.7V) = (3.3V-1.7V)/68Ω = 23.5mA (آمن). تسلط هذه الحالة الضوء على أهمية مراعاة نطاق VF الكامل في حساب المقاوم.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

مصابيح LED هي أجهزة أشباه موصلات تنبعث منها الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحنة هذه (الإلكترونات والثقوب)، فإنها تطلق الطاقة. في LED من نوع AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) مثل 19-217، يتم إطلاق هذه الطاقة بشكل أساسي كفوتونات (ضوء) في الجزء الأحمر من الطيف المرئي. يتم تحديد الأطوال الموجية المحددة (الذروة عند 632 نانومتر، السائد عند 624 نانومتر) من خلال طاقة فجوة النطاق الدقيقة لمادة أشباه الموصلات، والتي يتم هندستها أثناء عملية نمو البلورة. يتم تحقيق زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة من خلال شكل ومادة العدسة الإيبوكسية التي تغلف شريحة أشباه الموصلات.

13. اتجاهات وتطورات التكنولوجيا

يستمر اتجاه مصابيح LED المؤشر من نوع SMD نحو كفاءة أعلى، وأحجام عبوات أصغر، وموثوقية محسنة. بينما يستخدم 19-217 تقنية AlGaInP المجربة للحمر، يمكن أن تقدم المواد وتصميمات الشرائح الأحدث فعالية إضاءة أعلى (مزيد من خرج الضوء لكل واط كهربائي). هناك أيضاً تركيز متزايد على تسامحات تصنيف أكثر ضيقاً لكل من اللون والشدة لتلبية متطلبات التطبيقات التي تتطلب درجة عالية من التوحيد، مثل شاشات الألوان الكاملة ومجموعات إضاءة السيارات. علاوة على ذلك، يستمر السعي نحو التصغير، مما يدفع بالعبوات إلى أن تكون أصغر من البصمة التقليدية 2.0 مم × 1.25 مم. معايير الامتثال البيئي (الخالية من الهالوجين، REACH) المميزة في ورقة البيانات هذه هي الآن متطلبات أساسية لجميع المكونات الإلكترونية المباعة عالمياً تقريباً.