ورقة بيانات LED SMD طراز 19-22/G6R6C-A31/2T - عبوة 2.0x1.25x0.8 مم - جهد 2.0 فولت - متعدد الألوان - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

ثنائي LED SMD طراز 19-22 هو جهاز صغير الحجم مُصمم للتركيب السطحي، مخصص للتطبيقات ذات الكثافة العالية على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB). يستخدم تقنية شريحة AlGaInP لتقديم ألوان صفراء (G6) وحمراء (R6) لامعة. الميزة الأساسية لهذا المكون هي بصمته المادية المُصغرة بشكل كبير مقارنةً بمصابيح LED التقليدية ذات الأطراف المعدنية، مما يتيح تصغير حجم المعدات النهائية، وزيادة كثافة التعبئة على لوحات الدوائر، وتقليل متطلبات التخزين. يُعد بناؤه خفيف الوزن مناسبًا بشكل خاص للأجهزة الإلكترونية المحمولة والمصغرة.

1.1 الميزات الأساسية والامتثال

يتم توريد الجهاز على شريط بعرض 8 مم مُثبت على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يضمن التوافق مع معدات التجميع الآلي القياسية (pick-and-place). تم تصميمه للاستخدام مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري. المنتج متوافق مع اللوائح البيئية والسلامة الرئيسية: فهو خالٍ من الرصاص، ويلتزم بتوجيهات الاتحاد الأوروبي RoHS، ويتوافق مع لوائح REACH للاتحاد الأوروبي، ويُطابق معايير الخلو من الهالوجين (البروم <900 جزء في المليون، الكلور <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). يوفر النوع متعدد الألوان مرونة في التصميم ضمن بصمة عبوة واحدة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 المواصفات القصوى المطلقة

تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود قد يتسبب في تلف دائم. أقصى جهد عكسي (VR) هو 5 فولت لكلا النوعين من الألوان. تصنيف التيار الأمامي المستمر (IF) هو 25 مللي أمبير. للعمل النبضي، يكون تيار الذروة الأمامي (IFP) هو 60 مللي أمبير عند دورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلو هرتز. أقصى تبديد للطاقة (Pd) هو 60 ملي واط. الجهاز مُصنف لنطاق درجة حرارة تشغيل (Topr) من -40°C إلى +85°C ونطاق درجة حرارة تخزين (Tstg) من -40°C إلى +90°C. جهد تحمل التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، وفقًا لنموذج جسم الإنسان (HBM)، هو 2000 فولت.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم تحديد جميع المعلمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C وتيار اختبار قياسي (IF) قدره 20 مللي أمبير. شدة الإضاءة (Iv) لها قيمة نموذجية تبلغ 22.5 مللي كانديلا لـ G6 (الأصفر) و 45.0 مللي كانديلا لـ R6 (الأحمر)، مع توفير نطاقات تصنيف محددة. زاوية الرؤية (2θ1/2) هي 130 درجة، مما يوفر نمط إشعاع واسع. تحتوي شريحة G6 على طول موجي ذروي نموذجي (λp) يبلغ 575 نانومتر وطول موجي سائد (λd) يبلغ 573 نانومتر. تحتوي شريحة R6 على طول موجي ذروي نموذجي يبلغ 632 نانومتر وطول موجي سائد يبلغ 624 نانومتر. عرض النطاق الطيفي (Δλ) هو حوالي 20 نانومتر لكليهما. الجهد الأمامي (VF) يقيس عادةً 2.0 فولت، مع نطاق من 1.7 فولت إلى 2.4 فولت. أقصى تيار عكسي (IR) عند VR=5V هو 10 ميكرو أمبير.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات بناءً على شدة الإضاءة. التسامح لشدة الإضاءة هو ±11%. بالنسبة لـ LED G6 (الأصفر)، تتراوح الفئات من M2 (22.5-28.5 مللي كانديلا) إلى P1 (45.0-57.0 مللي كانديلا). بالنسبة لـ LED R6 (الأحمر)، تتراوح الفئات من P1 (45.0-57.0 مللي كانديلا) إلى Q2 (90.0-112.0 مللي كانديلا). يسمح هذا التصنيف للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات السطوع المحددة لتطبيقهم، مما يضمن التوحيد البصري في مصفوفات LED المتعددة أو المؤشرات.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية لكل من نوعي G6 و R6. تمثل هذه الرسوم البيانية بصريًا العلاقة بين المعلمات الرئيسية، مثل التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي، والتيار الأمامي مقابل شدة الإضاءة، وتأثير درجة الحرارة المحيطة على شدة الإضاءة. يعد تحليل هذه المنحنيات أمرًا بالغ الأهمية لفهم سلوك الجهاز في ظل ظروف تشغيل غير قياسية، مما يتيح تصميم دائرة أكثر قوة، خاصة فيما يتعلق بتحديد التيار وإدارة الحرارة.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد مخطط العبوة

يحتوي LED SMD طراز 19-22 على عبوة مدمجة بأبعاد 2.0 مم طولاً، و1.25 مم عرضاً، وارتفاع 0.8 مم (تسامح ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك). يحدد الرسم الميكانيكي التفصيلي تباعد الأطراف، وموضع الشريحة، وهندسة العدسة. التفسير الصحيح لهذا الرسم ضروري لتصميم نمط اللحام على PCB، مما يضمن تكوين وصلة لحام سليمة واستقرار ميكانيكي.

5.2 تحديد القطبية والتركيب

تتميز العبوة بعلامة على القطب السالب (عادةً ما يُشار إليه بنقطة خضراء أو شق على الشريط). توفر ورقة البيانات مخططًا واضحًا يوضح مواقع نقاط التلامس للقطب الموجب والقطب السالب. الالتزام بنمط PCB الموصى به أمر بالغ الأهمية لمنع مشاكل اللحام وضمان الاتجاه الكهربائي الصحيح.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف درجة حرارة لحام إعادة التدفق

للحام الخالي من الرصاص، يجب اتباع ملف درجة حرارة محدد: التسخين المسبق بين 150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية؛ الوقت فوق درجة حرارة السيولة (217 درجة مئوية) لمدة 60-150 ثانية؛ أقصى درجة حرارة لا تتجاوز 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ؛ أقصى معدل تسخين 6 درجات مئوية/ثانية حتى 255 درجة مئوية، يُحتفظ به لمدة أقصاها 30 ثانية؛ وأقصى معدل تبريد 3 درجات مئوية/ثانية. لا ينبغي إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين. لا ينبغي تطبيق إجهاد على جسم LED أثناء التسخين، ولا ينبغي أن تنحني لوحة PCB بعد اللحام.

6.2 اللحام اليدوي والتخزين

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب أن تكون درجة حرارة طرف المكواة أقل من 350 درجة مئوية، ويُطبق لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ لكل طرف. يجب أن تكون قوة مكواة اللحام 25 واط أو أقل، مع وجود فاصل زمني لا يقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف. بالنسبة للتخزين، يمكن استخدام الأكياس المقاومة للرطوبة غير المفتوحة كما هي. بمجرد الفتح، يجب استخدام مصابيح LED في غضون 168 ساعة (7 أيام) إذا تم الاحتفاظ بها في بيئة 30 درجة مئوية/60% رطوبة نسبية أو أقل. يجب إعادة إغلاق مصابيح LED غير المستخدمة مع مجفف. إذا تم تجاوز وقت التخزين أو تغير لون مؤشر المجفف، فإنه يلزم معالجة بالخبز عند 60±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم تعبئة مصابيح LED في مواد مقاومة للرطوبة. يتم توريدها على شريط ناقل، محملة في بكرات تحتوي كل منها على 2000 قطعة. البكرة لها أبعاد قياسية لتكون متوافقة مع مغذيات التشغيل الآلي. تتضمن التعبئة ملصقًا يحتوي على معلومات حرجة: رقم منتج العميل (CPN)، رقم المنتج (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، رتبة شدة الإضاءة (CAT)، إحداثيات اللون وطول الموجة السائد (HUE)، رتبة الجهد الأمامي (REF)، ورقم الدفعة (LOT No).

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED مناسب تمامًا لتطبيقات الإضاءة الخلفية في لوحات عدادات السيارات وألواح المفاتيح. في مجال الاتصالات، يعمل كمؤشرات حالة وإضاءة خلفية للأزرار في الهواتف وآلات الفاكس. كما يُستخدم للإضاءة الخلفية المسطحة للشاشات البلورية السائلة (LCD)، والمفاتيح، والرموز، جنبًا إلى جنب مع تطبيقات المؤشرات العامة حيث يكون الحجم الصغير والموثوقية أمرًا أساسيًا.

8.2 اعتبارات التصميم الحرجة

المقاوم المحدد للتيار إلزامي تمامًا. الخاصية الأسية للتيار مقابل الجهد (I-V) لـ LED تعني أن تغييرًا صغيرًا في الجهد الأمامي يتسبب في تغيير كبير في التيار، مما قد يؤدي إلى احتراق فوري. يجب حساب قيمة المقاوم بناءً على جهد التغذية، والجهد الأمامي النموذجي لـ LED (Vf)، والتيار التشغيلي المطلوب (مثل 20 مللي أمبير). يجب على المصممين أيضًا مراعاة تبديد الطاقة لـ LED نفسه والتأكد من أن تخطيط PCB يوفر تخفيفًا حراريًا كافيًا إذا كان التشغيل قريبًا من المواصفات القصوى.

9. المقارنة التقنية والتمييز

تقدم عبوة 19-22 تقليصًا كبيرًا في الحجم مقارنة بمصابيح LED القديمة ذات الثقوب المارة مقاس 3 مم و 5 مم، مما يتيح تصميمات منتجات حديثة ورفيعة. مقارنة بمصابيح LED SMD الأخرى، فإن استخدامها لتقنية AlGaInP يوفر كفاءة إضاءة عالية للألوان الصفراء والحمراء. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة هي ميزة تمييز رئيسية للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة. امتثالها لمعايير الخلو من الهالوجين والمعايير البيئية الأخرى يجعلها مناسبة للمنتجات ذات المتطلبات التنظيمية الصارمة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: لماذا المقاوم المتسلسل ضروري؟

ج: LED هو ثنائي ذو منحنى تيار-جهد غير خطي. بدون مقاوم محدد للتيار، يكون التيار محدودًا فقط بالمقاومة الداخلية لمصدر الطاقة والمقاومة الديناميكية للثنائي، وهي منخفضة جدًا. يؤدي هذا دائمًا تقريبًا إلى تجاوز التيار للمواصفات القصوى المطلقة، مما يتسبب في فشل فوري.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر منطقي 3.3 فولت أو 5 فولت؟

ج: نعم، ولكن يلزم وجود مقاوم متسلسل. على سبيل المثال، مع مصدر 5 فولت وجهد أمامي نموذجي Vf قدره 2.0 فولت عند 20 مللي أمبير، ستكون قيمة المقاوم R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 أوم. يجب أن تكون قدرة المقاوم على الأقل P = I^2 * R = (0.02^2)*150 = 0.06 واط، لذا فإن مقاوم قياسي 1/8 واط (0.125 واط) يكفي.

س: ماذا يعني رمز التصنيف (مثل P1، Q2) لتصميمي؟

ج: يحدد رمز التصنيف الحد الأدنى والأقصى المضمون لشدة الإضاءة. إذا كان تصميمك يتطلب سطوعًا موحدًا عبر عدة مصابيح LED، فيجب عليك تحديد مصابيح LED من نفس رمز التصنيف أو نطاق ضيق من الفئات. سيؤدي استخدام مصابيح LED من فئات مختلفة على نطاق واسع (مثل P1 و Q2 معًا) إلى مستويات سطوع مختلفة بشكل مرئي.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

فكر في تصميم لوحة مؤشرات متعددة الحالات لجهاز استهلاكي. باستخدام LED طراز 19-22، يمكن للمصمم إنشاء مصفوفة كثيفة من المؤشرات الحمراء والصفراء في مساحة صغيرة جدًا. من خلال اختيار مصابيح LED من نفس فئة الشدة (على سبيل المثال، جميع R6 من فئة Q1)، يتم تحقيق الاتساق البصري. تضمن زاوية الرؤية الواسعة رؤية المؤشرات من زوايا مختلفة. تتيح عبوة SMD التجميع الآلي، مما يقلل من تكلفة التصنيع ويزيد الموثوقية مقارنة بالمكونات ذات الثقوب المارة الملحومة يدويًا. يجب أن يتضمن التصميم دائرة تشغيل بمقاومات محددة للتيار مناسبة لكل LED أو مجموعة من مصابيح LED.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تندمج الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة (طبقة AlGaInP في هذه الحالة). يطلق هذا الاندماج الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. تعمل عدسة راتنج الإيبوكسي المحيطة بالشريحة على حماية رقاقة أشباه الموصلات، وتشكيل حزمة إخراج الضوء (تحقيق زاوية الرؤية 130 درجة)، وتعزيز كفاءة استخراج الضوء.

13. اتجاهات التكنولوجيا والتطورات

يستمر الاتجاه في مصابيح LED للمؤشرات والإضاءة الخلفية نحو كفاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل وحدة طاقة كهربائية)، وأحجام عبوات أصغر، وموثوقية محسنة. هناك أيضًا دافع قوي لاعتماد أوسع للمواد وعمليات التصنيع الصديقة للبيئة، كما يتضح من امتثال هذا المنتج لمعايير الخلو من الهالوجين والرصاص. التكامل هو اتجاه آخر، حيث أصبحت العبوات متعددة الشرائح (RGB، متعددة الألوان) ومصابيح LED ذات دوائر التحكم المدمجة أكثر شيوعًا لتطبيقات الإضاءة المعقدة. ومع ذلك، تظل مصابيح LED المنفصلة أحادية اللون مثل طراز 19-22 مكونات أساسية بسبب بساطتها وموثوقيتها وفعاليتها من حيث التكلفة لوظائف المؤشرات الأساسية.