ورقة بيانات LED SMD 23-21C/T1D-CP2Q2TY/2A - الأبعاد - جهد أمامي 2.6-3.0 فولت - شدة إضاءة 57-112 ميكروكنديلا - أبيض نقي - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LED 23-21C/T1D-CP2Q2TY/2A من نوع الأجهزة السطحية التركيب (SMD)، مُصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب حلول إضاءة مدمجة وفعالة وموثوقة. يمثل هذا المكون تقدمًا كبيرًا مقارنةً بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح تخفيضًا كبيرًا في حجم اللوحة والمساحة التي تشغلها المعدات. يُعد تصميمه خفيف الوزن وشكله الصغير مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات التي تكون فيها المساحة والوزن قيودًا حرجة.

تكمن الميزة الأساسية لهذا الـ LED في تصغيره، مما يساهم مباشرة في زيادة كثافة التعبئة على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs). وهذا يسمح للمصممين بإنشاء أجهزة إلكترونية أكثر إحكامًا. علاوة على ذلك، فإن متطلبات مساحة التخزين المخفضة لكل من المكونات والمنتجات المجمعة النهائية توفر فوائد لوجستية واقتصادية. الجهاز من النوع أحادي اللون، يصدر ضوءًا أبيض نقيًا، ومصنوع من مواد خالية من الرصاص ومتوافقة مع RoHS وخالية من الهالوجين، مما يتماشى مع المعايير البيئية والتنظيمية المعاصرة بما في ذلك EU REACH.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يتم تعريف أداء وموثوقية الـ LED من خلال مجموعة شاملة من المعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية. فهم هذه المواصفات أمر بالغ الأهمية لتصميم الدائرة المناسب وضمان التشغيل طويل الأمد.

2.1 القيم القصوى المطلقة

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

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الاتجاه العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي (I_F):10 مللي أمبير (مستمر).
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10 @ 1 كيلوهرتز).
• تبديد الطاقة (P_d):40 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها دون تجاوز حدودها الحرارية.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):تصنيف نموذج جسم الإنسان (HBM) 150 فولت. إجراءات التعامل الصحيحة مع ESD إلزامية.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40°C إلى +85°C. الجهاز مصنف لنطاقات درجة حرارة صناعية.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +90°C.
• درجة حرارة اللحام (T_sol):يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة الانسياب بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ، أو اللحام اليدوي عند 350°C لمدة تصل إلى 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة وصلة قياسية تبلغ 25°C، وهي تحدد خرج الضوء والسلوك الكهربائي في ظل ظروف التشغيل العادية.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من 57.0 ميكروكنديلا (الحد الأدنى) إلى 112 ميكروكنديلا (الحد الأقصى)، بقيمة نموذجية تحت تيار أمامي (I_F) قدره 5 مللي أمبير. ينطبق تسامح ±11%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):قيمة نموذجية 140 درجة، مما يشير إلى زاوية رؤية واسعة مناسبة لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية.
• الجهد الأمامي (V_F):يتراوح من 2.60 فولت إلى 3.00 فولت عند I_F= 5 مللي أمبير، بتسامح ±0.05 فولت. هذه المعلمة حاسمة لحساب المقاوم المحدد للتيار.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 50 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى "أصناف" بناءً على معايير الأداء الرئيسية. يسمح هذا النظام للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات سطوع وجهد محددة لتطبيقهم.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف خرج الضوء إلى ثلاثة أصناف متميزة (P2, Q1, Q2) عند تشغيله بتيار 5 مللي أمبير.

• الصنف P2:57.0 ميكروكنديلا (الحد الأدنى) إلى 72.0 ميكروكنديلا (الحد الأقصى)
• الصنف Q1:72.0 ميكروكنديلا (الحد الأدنى) إلى 90.0 ميكروكنديلا (الحد الأقصى)
• الصنف Q2:90.0 ميكروكنديلا (الحد الأدنى) إلى 112 ميكروكنديلا (الحد الأقصى)

اختيار رمز صنف أعلى (مثل Q2) يضمن الحصول على LED أكثر سطوعًا، وهو ما قد يكون ضروريًا للتطبيقات التي تتطلب وضوحًا أعلى أو تيار تشغيل أقل.

3.2 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف انخفاض الجهد الأمامي إلى أربعة أصناف (28, 29, 30, 31) عند I_F= 5 مللي أمبير.

• الصنف 28:2.60 فولت إلى 2.70 فولت
• الصنف 29:2.70 فولت إلى 2.80 فولت
• الصنف 30:2.80 فولت إلى 2.90 فولت
• الصنف 31:2.90 فولت إلى 3.00 فولت

تعد الأصناف ذات الجهد الأكثر ضيقًا ضرورية للتطبيقات التي يكون فيها استهلاك الطاقة المتسق أو التنظيم الدقيق للتيار عبر مصابيح LED متعددة أمرًا بالغ الأهمية.

3.3 تصنيف إحداثيات اللونية

يتم التحكم في جودة اللون للضوء الأبيض النقي من خلال التصنيف بناءً على إحداثيات اللونية CIE 1931 (x, y). تحدد ورقة البيانات أربعة أصناف (1, 2, 3, 4)، يحدد كل منها منطقة رباعية على مخطط CIE بتسامح ±0.01. وهذا يضمن حدًا أدنى من التباين اللوني بين مصابيح LED من نفس الصنف، وهو أمر حيوي للتطبيقات مثل الإضاءة الخلفية حيث تكون موحدة اللون مهمة.

4. تحليل منحنيات الأداء

في حين تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية، فإن تفسيرها العام هو المفتاح للتصميم. توضح هذه المنحنيات عادة العلاقة بين التيار الأمامي وشدة الإضاءة (I_vمقابل I_F)، والجهد الأمامي (V_Fمقابل I_F)، وتأثير درجة الحرارة المحيطة على خرج الضوء. يستخدم المصممون هذه المنحنيات لتحسين تيار التشغيل للسطوع المطلول وفهم كيفية تدهور الأداء في درجات حرارة تشغيل أعلى، مما يوجه قرارات إدارة الحرارة.

5. المعلومات الميكانيكية وخصائص العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يأتي الـ LED في عبوة SMD مدمجة. يوفر الرسم البعدي القياسات الحرجة بما في ذلك طول الجسم، والعرض، والارتفاع، وموضع وحجم وسادات اللحام. الالتزام بتخطيط وسادة اللحام المحدد (Land Pattern) أمر ضروري للحصول على لحام موثوق ومحاذاة صحيحة أثناء عملية إعادة الانسياب. يُشار إلى القطبية بواسطة علامة العبوة أو شكلها، والتي يجب توجيهها بشكل صحيح على اللوحة PCB.

5.2 حساسية الرطوبة والتعبئة

يتم تعبئة الجهاز بتنسيق مقاوم للرطوبة لمنع التلف الناتج عن الرطوبة المحيطة، والتي يمكن أن تسبب "انتفاخًا" أثناء لحام إعادة الانسياب. تتضمن العبوة شريط حامل على بكرة قطرها 7 بوصات، بكمية تحميل قياسية تبلغ 2000 قطعة لكل بكرة. يتم تحديد أبعاد البكرة والشريط لضمان التوافق مع معدات الاختيار والوضع الآلية. توفر الملصقات على العبوة معلومات حيوية مثل رقم المنتج، والكمية، ورموز التصنيف المحددة لشدة الإضاءة (CAT)، واللونية (HUE)، والجهد الأمامي (REF).

6. إرشادات اللحام والتجميع

يعد التعامل واللحام المناسبان أمران بالغا الأهمية للحفاظ على سلامة الجهاز وأدائه.

6.1 ملف درجة حرارة اللحام بإعادة الانسياب (Reflow)

يتم تحديد ملف درجة حرارة إعادة الانسياب الخالي من الرصاص:

• التسخين المسبق:150–200°C لمدة 60–120 ثانية.
• الوقت فوق نقطة الانصهار (217°C):60–150 ثانية.
• درجة الحرارة الذروية:حد أقصى 260°C، يتم الاحتفاظ بها لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.
• معدل التسخين/التبريد:حد أقصى 6°C/ثانية للتسخين و 3°C/ثانية للتبريد.

6.2 احتياطات التخزين والتعامل

• التخزين:يجب تخزين الأكياس غير المفتوحة عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. بعد الفتح، "العمر الافتراضي" هو سنة واحدة تحت ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. إذا تم تجاوز ذلك أو إذا أشار المجفف إلى الرطوبة، يلزم معالجة بالخبز (60±5°C لمدة 24 ساعة) قبل الاستخدام.
• حماية التيار:مقاوم محدد للتيار خارجي إلزامي. مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار؛ يمكن أن يؤدي زيادة صغيرة في الجهد إلى زيادة كبيرة ومدمرة في التيار.
• اللحام اليدوي:إذا لزم الأمر، استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف<350°C، سعة ≤25 واط، وحدد التلامس إلى 3 ثوانٍ لكل طرف. يوصى باستخدام مكواة لحام برأس مزدوج لأي عمل إصلاح لتجنب الإجهاد الحراري.
• حماية ESD:يشير تصنيف 150V HBM إلى حساسية معتدلة. استخدم احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتجميع.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:مثالي لمؤشرات لوحة القيادة، وإضاءة المفاتيح، والإضاءة الخلفية المسطحة لشاشات LCD والرموز.
• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في الهواتف وآلات الفاكس.
• الاستخدام العام كمؤشر:أضواء الحالة، ومؤشرات الطاقة، والإضاءة الزخرفية في الإلكترونيات الاستهلاكية.

7.2 اعتبارات التصميم

• دائرة تشغيل التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي لضبط التيار الأمامي. احسب قيمة المقاوم باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F, مع مراعاة أسوأ حالة V_Fمن نطاق التصنيف.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في اللوحة PCB أو فتحات حرارية إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو عند أقصى تيار للحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية 140 درجة انبعاثًا واسعًا. للضوء المركز، قد تكون العدسات الخارجية أو أدلة الضوء ضرورية.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بمصابيح LED القديمة ذات الثقب المار (Through-Hole)، يقدم هذا النوع SMD مزايا كبيرة: مساحة تشغيل مخفضة بشكل كبير، وملاءمة للتجميع الآلي عالي السرعة، وأداء حراري أفضل بسبب التركيب المباشر على اللوحة PCB. ضمن فئة LED SMD، فإن مزيجه المحدد من زاوية رؤية واسعة، ونقطة لون أبيض نقي محددة بأصناف لونية دقيقة، وبناء قوي لعمليات إعادة الانسياب القياسية يجعله خيارًا متعدد الاستخدامات لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية العامة حيث تكون موحدة اللون والسطوع مطلوبة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

9.1 كيف أختار المقاوم المحدد للتيار المناسب؟

استخدم أقصى جهد أمامي (V_F(max)) من صنف الجهد الذي تستخدمه (مثل 3.00V للصنف 31) في الحساب لضمان ألا يتجاوز التيار الحد الأقصى المسموح به، حتى مع تسامح المكونات. لمصدر طاقة 5V وهدف I_Fبقيمة 5mA: R = (5V - 3.00V) / 0.005A = 400 Ω. استخدم القيمة القياسية الأعلى التالية (مثل 430 Ω) هامشًا للأمان.

9.2 هل يمكنني استخدام هذا الـ LED لإضاءة مقصورة السيارة الداخلية؟

بينما يغطي نطاق درجة حرارة التشغيل (-40°C إلى +85°C) بيئات مقصورة السيارة النموذجية، تتضمن ورقة البيانات إشعارًا بتقييد التطبيق. تنص على أنه للتطبيقات عالية الموثوقية مثل أنظمة سلامة/أمن السيارة، قد يكون هناك حاجة إلى منتج مختلف. للإضاءة الداخلية غير الحرجة (مثل إضاءة لوحة القيادة الخلفية)، قد يكون مناسبًا، ولكن يُنصح بالتشاور مع الشركة المصنعة للتطبيقات الحرجة.

9.3 ماذا يعني رمز التصنيف (Bin Code) على الملصق لتصميمي؟

تسمح لك رموز التصنيف (CAT للشدة، HUE للون، REF للجهد) بتتبع خصائص الأداء الدقيقة لمصابيح LED الموجودة على بكرتك. للتصميمات التي تتطلب مظهرًا موحدًا، حدد واستخدم مصابيح LED من نفس أصناف HUE و CAT. للتصميمات الحساسة لحمل مصدر الطاقة، استخدم مصابيح LED من نفس صنف REF (الجهد) لضمان سحب تيار متسق.

10. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة متعددة الـ LED.لضمان سطوع ولون موحدين عبر جميع مصابيح LED العشرة على اللوحة، يحدد المصمم المكونات من الصنف Q1 (شدة الإضاءة) والصنف 2 (اللونية). من خلال حساب المقاوم المحدد للتيار باستخدام V_F(max)من الصنف 29 (2.80V)، يضمنون عدم تشغيل أي LED بشكل زائد. تضمن زاوية الرؤية الواسعة 140 درجة رؤية المؤشرات من زوايا مختلفة دون الحاجة إلى عدسات فردية. تتيح عبوة SMD تخطيطًا مضغوطًا جدًا للوحة PCB، وتتيح تعبئة الشريط والبكرة تجميعًا آليًا فعالاً للدفعة بأكملها.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا الـ LED هو مصدر ضوء صلب يعتمد على شريحة أشباه الموصلات. مادة الشريحة هي نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، والتي تم هندستها لبعث الضوء في طيف الأزرق/فوق البنفسجي. يمر هذا الضوء بعد ذلك عبر طبقة فوسفور صفراء منتشرة داخل التغليف الراتنجي. يمتص الفوسفور جزءًا من الضوء الأزرق الأساسي ويعيد إصداره كضوء أصفر. يؤدي مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المحول إلى إدراك العين البشرية لضوء "أبيض نقي". تُعرف هذه التكنولوجيا باسم LED الأبيض المحول بالفوسفور.

12. اتجاهات التكنولوجيا

يعكس المكون الاتجاهات المستمرة في تكنولوجيا LED: الاستمرار في تصغير العبوات، وتعزيز الكفاءة (لومن لكل واط)، والتحكم الأكثر صرامة في اتساق اللون من خلال التصنيف المتقدم. يؤكد التركيز على الخالي من الرصاص والخالي من الهالوجين والامتثال لـ RoHS/REACH على التحول الصناعي الواسع نحو التصنيع المستدام بيئيًا. علاوة على ذلك، تشير إرشادات حساسية الرطوبة واللحام التفصيلية إلى التكامل المتزايد لمصابيح LED في عمليات تجميع اللوحات PCB القياسية عالية الحجم، مما ينقلها من مكونات منفصلة إلى أجهزة سطحية تركيب سائدة.