ورقة البيانات الفنية لمصباح LED SMD طراز 19-237/R6GHBHC-A04/2T - عبوة 2.0x1.4x0.9 مم - جهد 1.7-3.0 فولت - متعدد الألوان - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تُعد سلسلة 19-237 مصباح LED صغير الحجم ومتعدد الألوان مصمم للتركيب السطحي (SMD)، موجّه للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب التصغير والموثوقية العالية. هذا المكون أصغر بكثير من مصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح تقليصًا كبيرًا في المساحة المطلوبة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، وزيادة كثافة التعبئة، وتقليل متطلبات التخزين إلى الحد الأدنى. يُعد تصميمه خفيف الوزن مناسبًا بشكل خاص للأجهزة المحمولة والمحدودة المساحة.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

تشمل الميزات الرئيسية التي تميز عائلة هذا المنتج توافقها مع الشريط القياسي بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، مما يجعلها مناسبة تمامًا لخطوط التجميع الآلي (pick-and-place). تم تصميمها لتحمل عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري، وهي العمليات القياسية في التصنيع الإلكتروني بكميات كبيرة. تُقدم السلسلة بتكوين متعدد الألوان (أحمر، أخضر، أزرق) ويتم تصنيعها كمنتج خالٍ من الرصاص ومتوافق مع توجيه RoHS، مما يضمن الالتزام باللوائح البيئية.

تنبع المزايا الأساسية من عبوة SMD المصغرة. يؤدي هذا مباشرة إلى أحجام نهائية أصغر للمنتج، وكثافة أعلى للمكونات على لوحات الدوائر، وتقليل شامل في حجم ووزن المعدات النهائية. هذه الخصائص حاسمة للتطبيقات في الإلكترونيات الاستهلاكية، وتجهيزات السيارات الداخلية، وأجهزة الاتصالات.

2. تحليل متعمق للمعايير الفنية

يُعد الفهم الشامل للمواصفات الكهربائية والبصرية أمرًا ضروريًا لتصميم دائرة موثوقة وتوقع الأداء.

2.1 القيم القصوى المسموح بها

تُحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد استخدامها في التشغيل العادي.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يتسبب في انهيار الوصلة.
• تيار الأمام المستمر (I_F):25 مللي أمبير لجميع الأنواع اللونية.
• تيار الأمام الذروي (I_FP):يختلف حسب الشريحة: 60 مللي أمبير للأحمر (R6)، 100 مللي أمبير للأخضر (GH) والأزرق (BH). يتم تحديد ذلك عند دورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلوهرتز.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ملي واط للأحمر (R6)، 95 ملي واط للأخضر (GH) والأزرق (BH). هذا الحد بالغ الأهمية لإدارة الحرارة.
• تفريغ الكهرباء الساكنة (ESD) نموذج الجسم البشري (HBM):2000 فولت للأحمر (R6)، 150 فولت للأخضر (GH) والأزرق (BH). يشير هذا إلى أن الشريحة الحمراء أكثر مقاومة لتفريغ الكهرباء الساكنة، بينما تتطلب الشرائح الخضراء والزرقاء احتياطات معالجة أكثر صرامة.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:-40°C إلى +85°C (التشغيل)، -40°C إلى +90°C (التخزين).
• درجة حرارة اللحام:لحام بإعادة التدفق عند 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ؛ لحام يدوي عند 350°C لمدة أقصاها 3 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية عند 25°C

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

• شدة الإضاءة (I_v):الأحمر (R6): 18.0-57.0 ملي شمعة؛ الأخضر (GH): 28.5-112 ملي شمعة؛ الأزرق (BH): 11.5-28.5 ملي شمعة. يقدم النوع الأخضر أعلى ناتج نموذجي.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة، نموذجيًا. زاوية الرؤية الواسعة هذه مناسبة لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):الأحمر: 632 نانومتر؛ الأخضر: 518 نانومتر؛ الأزرق: 468 نانومتر.
• الطول الموجي السائد (λ_d):الأحمر: 613-627 نانومتر؛ الأخضر: 520-530 نانومتر؛ الأزرق: 465-475 نانومتر. هذا هو اللون الذي تدركه العين البشرية.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):الأحمر: 20 نانومتر؛ الأخضر: 35 نانومتر؛ الأزرق: 25 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف للضوء المنبعث.
• جهد الأمام (V_F):الأحمر: 1.7-2.2 فولت؛ الأخضر والأزرق: 2.6-3.0 فولت. يعود انخفاض V_Fلمصباح LED الأحمر إلى اختلاف مادة أشباه الموصلات (AlGaInP مقابل InGaN).
• التيار العكسي (I_R):مقاس عند V_R=5V. الأحمر: 10 ميكرو أمبير كحد أقصى؛ الأخضر: 50 ميكرو أمبير كحد أقصى؛ الأزرق: 50 ميكرو أمبير كحد أقصى.

ملاحظة على التسامحات:شدة الإضاءة لها تسامح ±11%، الطول الموجي السائد ±1 نانومتر، وجهد الأمام ±0.1 فولت. يجب أخذ هذه في الاعتبار أثناء التصميم.

3. شرح نظام التصنيف

يتم فرز (تصنيف) مصابيح LED بناءً على معايير رئيسية لضمان الاتساق داخل الدفعة الإنتاجية. يتيح ذلك للمصممين اختيار قطع تلبي متطلبات سطوع وكهربائية محددة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

كل لون له رموز تصنيف محددة تحدد نطاقًا لشدة الإضاءة عند I_F=5mA.

• الأحمر (R6):التصنيف M (18.0-28.5 ملي شمعة)، N (28.5-45.0 ملي شمعة)، P (45.0-57.0 ملي شمعة).
• الأخضر (GH):التصنيف N (28.5-45.0 ملي شمعة)، P (45.0-72.0 ملي شمعة)، Q (72.0-112 ملي شمعة).
• الأزرق (BH):التصنيف L (11.5-18.0 ملي شمعة)، M (18.0-28.5 ملي شمعة).

3.2 تصنيف جهد الأمام (للأخضر والأزرق فقط)

لمصابيح LED الخضراء (GH) والزرقاء (BH)، يتم إجراء تصنيف إضافي على جهد الأمام.

• التصنيف 1: V_F= 2.6 - 2.8 فولت
• التصنيف 2: V_F= 2.8 - 3.0 فولت

يعد هذا التصنيف للجهد بالغ الأهمية للتطبيقات التي يكون فيها استهلاك التيار المتسق أو عمر البطارية مصدر قلق، خاصة عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات منحنيات الخصائص لكل نوع من مصابيح LED (R6، GH، BH)، موضحة الأداء تحت ظروف مختلفة.

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

تُظهر المنحنيات العلاقة الأسية بين التيار والجهد. لمصباح LED الأحمر (R6) جهد ركبة أقل (~1.8 فولت) مقارنة بمصابيح LED الخضراء والزرقاء (~3.0 فولت)، بما يتوافق مع اختلافات موادها. هذا المنحنى ضروري لتصميم دائرة تحديد التيار.

4.2 شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام

يوضح هذا الرسم البياني أن ناتج الضوء يزداد تقريبًا بشكل خطي مع التيار في نطاق التشغيل النموذجي (حتى ~20 مللي أمبير). ومع ذلك، فإن التشغيل فوق التيار المستمر الموصى به سيقلل الكفاءة وعمر التشغيل بسبب زيادة الحرارة.

4.3 شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة

تُظهر جميع مصابيح LED انخفاضًا في ناتج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. يكون الانخفاض كبيرًا، حيث قد ينخفض الناتج بأكثر من 50% مع اقتراب درجة الحرارة من الحد الأقصى للتشغيل (+85°C). يلزم تصميم حراري مناسب على لوحة الدوائر المطبوعة للحفاظ على سطوع ثابت.

4.4 منحنى تخفيض تصنيف تيار الأمام

يحدد هذا المنحنى الحرج أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. لضمان الموثوقية، يجب تقليل تيار التشغيل مع زيادة درجة الحرارة المحيطة عن 25°C.

4.5 التوزيع الطيفي

تعرض الرسوم البيانية الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر الأطوال الموجية. تؤكد الأطوال الموجية الذروية والسائدة وتظهر عرض النطاق الطيفي، مما يؤثر على نقاء اللون.

4.6 مخطط الإشعاع (نمط زاوية الرؤية)

تُصور الرسوم البيانية القطبية التوزيع المكاني لشدة الضوء، مؤكدة زاوية الرؤية البالغة 120 درجة. النمط تقريبًا لامبرتي، مما يعني أن الشدة تكون أعلى عند النظر مباشرة وتقل عند زوايا أوسع.

5. المعلومات الميكانيكية وبيانات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتم وضع LED في عبوة سطحية مصغرة ذات الأبعاد الرئيسية التالية (بالمليمتر): الطول: 2.0 ±0.2، العرض: 1.4 ±0.2، الارتفاع: 0.9. يتم تحديد القطب السالب بواسطة علامة على العبوة. يتضمن الرسم الأبعادي ميزات حرجة مثل شكل العدسة ومواضع الأطراف.

5.2 تخطيط الوسادة المقترح وتحديد القطبية

تم توفير نمط أرضي مقترح للوحة الدوائر المطبوعة (تخطيط الوسادة) للرجوع إليه: عرض الوسادة: 0.8 مم، طول الوسادة: 1.35 مم، الفجوة بين الوسائد: 0.35 مم. يُنصح المصممون بتعديل هذا بناءً على عملية التجميع المحددة ومتطلباتهم الحرارية. تحديد واضح لوسائد الأنود والكاثود أمر بالغ الأهمية لمنع التثبيت بالانحياز العكسي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

يعد الالتزام بمواصفات اللحام أمرًا حيويًا للموثوقية طويلة المدى ولمنع تلف عدسة الإيبوكسي لـ LED أو شريحة أشباه الموصلات.

• اللحام بإعادة التدفق:أقصى درجة حرارة ذروية 260°C لمدة لا تتجاوز 10 ثوانٍ. يمكن تطبيق ملف تعريف قياسي لإعادة التدفق خالٍ من الرصاص.
• اللحام اليدوي:إذا لزم الأمر، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350°C، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ لكل طرف. استخدم مبدد حرارة إذا أمكن.
• التخزين:يتم تعبئة المكونات في أكياس مقاومة للرطوبة. بمجرد فتحها، يجب استخدامها خلال إطار زمني محدد أو تجفيفها وفقًا لمعايير IPC إذا تعرضت للرطوبة المحيطة، لمنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد المنتج على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات، متوافق مع معدات التجميع الآلي. للبكرة أبعاد قياسية: القطر الخارجي للبكرة: 180.0 مم، عرض البكرة: 12.4 مم، قطر فتحة المحور: 44.0 مم.

يحتوي الملصق على البكرة على معلومات أساسية للتتبع والتعريف، بما في ذلك حقول رقم المنتج، الكمية، رتبة شدة الإضاءة (CAT)، رتبة اللونية/الطول الموجي (HUE)، رتبة جهد الأمام (REF)، ورقم الدفعة. يتبع رقم الجزء المحدد 19-237/R6GHBHC-A04/2T نظام ترميز يشير إلى السلسلة، مزيج الألوان (R6=أحمر، GH=أخضر، BH=أزرق)، وربما رموز التصنيف أو المتغيرات.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:مثالي للإضاءة الخلفية للمفاتيح والرموز وشاشات LCD الصغيرة في لوحات عدادات السيارات، عناصر التحكم الصناعية، والأجهزة الاستهلاكية.
• مؤشرات الحالة:مثالي لمؤشرات الطاقة، الاتصال، وحالة الوظيفة في معدات الاتصالات (الهواتف، الفاكسات، الموجهات)، ملحقات الكمبيوتر، والأجهزة الطبية.
• إضاءة للأغراض العامة:مناسب لأي تطبيق يتطلب مصدر ضوء ملون صغيرًا وموثوقًا ومنخفض الطاقة.

8.2 اعتبارات التصميم والملاحظات

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار على التوالي أو محرك تيار ثابت. احسب قيمة المقاومة بناءً على جهد الإمداد، جهد الأمام لـ LED (استخدم أقصى V_Fلتصميم آمن)، والتيار الأمامي المطلوب (مثلًا، 5-20 مللي أمبير).
• الإدارة الحرارية:على الرغم من انخفاض الطاقة، يجب مراعاة تبديد الحرارة، خاصة عند التيارات الأعلى أو في درجات الحرارة المحيطة المرتفعة. تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة متصلة بالوسادة الحرارية لـ LED (إن وجدت) أو الأطراف.
• حماية تفريغ الكهرباء الساكنة (ESD):نفذ إجراءات حماية ESD على خطوط الإدخال للوحة الدوائر المطبوعة وفرض إجراءات التعامل المناسبة أثناء التجميع، خاصة للأنواع الخضراء والزرقاء ذات التصنيف الأقل لـ ESD.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة وضوحًا جيدًا خارج المحور. للضوء المركز، قد تكون هناك حاجة إلى عدسات خارجية أو أدلة ضوئية.

9. المقارنة الفنية والتمييز

تميز سلسلة 19-237 نفسها من خلال الجمع بين بصمة صغيرة جدًا (2.0x1.4 مم)، عبوة قياسية ذات زاوية رؤية واسعة، وتوافر ثلاثة ألوان أساسية من عائلة عبوات واحدة. مقارنة بمصابيح LED SMD الأكبر حجمًا أو مصابيح LED ذات الثقب المار، فإنها توفر توفيرًا فائقًا في المساحة. يوفر توفير بيانات تصنيف مفصلة لكل من شدة الإضاءة وجهد الأمام (للأخضر/الأزرق) للمصممين تحكمًا أكبر في اتساق اللون والأداء الكهربائي في منتجاتهم النهائية، وهي ميزة رئيسية في التطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا أو إدارة طاقة دقيقة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير الفنية)

س1: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED عند 25 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج1: بينما تكون القيمة القصوى المسموح بها هي 25 مللي أمبير، فإن التشغيل المستمر عند هذا التيار سيولد أقصى حرارة وقد يقلل من عمر التشغيل. للحصول على أفضل موثوقية وكفاءة، صمم لتيار تشغيل نموذجي يتراوح بين 5-20 مللي أمبير، كما هو مستخدم في جداول المواصفات، وراجع منحنى تخفيض تصنيف تيار الأمام لدرجات الحرارة المرتفعة.

س2: لماذا يختلف تصنيف ESD لمصباح LED الأحمر مقارنة بالأخضر والأزرق؟

ج2: مواد أشباه الموصلات المختلفة (AlGaInP للأحمر، InGaN للأخضر/الأزرق) لها اختلافات جوهرية في حساسيتها لتفريغ الكهرباء الساكنة. الشرائح القائمة على InGaN بشكل عام أكثر عرضة للتأثر، مما يستلزم معالجة أكثر صرامة (150 فولت HBM مقابل 2000 فولت HBM).

س3: كيف أفسر رموز التصنيف عند الطلب؟

ج3: حدد تصنيف شدة الإضاءة المطلوب (مثلًا، "GH في التصنيف Q" لألمع أخضر) وللأخضر/الأزرق، حدد تصنيف جهد الأمام (مثلًا، "BH في التصنيف M، V_Fالتصنيف 1"). يضمن هذا استلامك لمصابيح LED بأداء ضمن النطاقات الضيقة المحددة.

س4: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج4: الطول الموجي الذروي (λ_p) هو الطول الموجي الذي تكون فيه الطاقة الضوئية المنبعثة في أقصى حد. الطول الموجي السائد (λ_d) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون المدرك لـ LED. λ_dأكثر صلة بتحديد اللون.

11. دراسة حالة للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات متعددة الحالات لجهاز طبي محمول.

تتطلب اللوحة مؤشرات باللون الأحمر (خطأ)، الأخضر (جاهز)، والأزرق (نشط). تم اختيار سلسلة 19-237 لحجمها الصغير، مما يسمح بتركيب ثلاثة مصابيح LED في مساحة ضيقة. يختار المصمم:

- R6 في التصنيف N للحصول على لون أحمر متوسط السطوع متسق.

- GH في التصنيف P، V_Fالتصنيف 1 للحصول على أخضر ساطع مع انخفاض في هبوط الجهد لمطابقة قيود مصدر الطاقة.

- BH في التصنيف M، V_Fالتصنيف 1 للأزرق.

يتم استخدام خط إمداد واحد بجهد 3.3 فولت. يتم حساب مقاومات تحديد تيار منفصلة لكل لون: مقاومة أصغر لمصباح LED الأحمر (V_Fأقل) ومقاومات أكبر ومتطابقة لمصابيح LED الخضراء والزرقاء (V_Fمماثل). يتضمن تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة وسادة تخفيف حرارة صغيرة متصلة بكل طرف كاثود للمساعدة في تبديد الحرارة. يتم وضع ثنائيات حماية ESD على خطوط الإشارة المؤدية إلى محركات LED.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد انبعاث الضوء في هذه المصابيح على الإضاءة الكهربائية في مواد أشباه الموصلات. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقق الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة. يؤدي إعادة اتحادها إلى إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد لون الضوء بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات:

- الأحمر (R6):يستخدم أشباه موصلات مركبة من AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم)، والتي لها فجوة نطاق تتوافق مع الضوء الأحمر/البرتقالي.

- الأخضر والأزرق (GH، BH):يستخدم InGaN (نتريد الإنديوم الغاليوم) بنسب إنديوم/غاليوم مختلفة لضبط فجوة النطاق للضوء الأخضر والأزرق على التوالي. كان تحقيق انبعاث أزرق وأخضر كفؤ باستخدام InGaN تقدمًا تكنولوجيًا كبيرًا.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

لا يزال سوق مصابيح LED SMD مثل سلسلة 19-237 مدفوعًا بالطلب على التصغير، كفاءة الطاقة، والموثوقية العالية عبر جميع قطاعات الإلكترونيات. تشمل الاتجاهات:

- زيادة الكفاءة:تؤدي التحسينات المستمرة في علم المواد والنمو الطبقي إلى كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من ناتج الضوء لكل واط كهربائي).

- تحسين اتساق اللون:تضمن تسامحات تصنيف أكثر ضيقًا وضوابط تصنيع متقدمة توافق لوني أفضل داخل وعبر الدفعات الإنتاجية.

- تعزيز الموثوقية:تؤدي التحسينات في مواد العبوة (الإيبوكسي، السيليكون) وتقنيات تثبيت الشرائح إلى فترات تشغيل أطول وأداء أفضل تحت درجات الحرارة والرطوبة العالية.

- التكامل:اتجاه نحو دمج عدة شرائح LED (RGB، RGBW) في عبوة واحدة لتطبيقات الألوان الكاملة، على الرغم من أن المكونات المنفصلة مثل 19-237 تظل ضرورية للحلول أحادية اللون الفعالة من حيث التكلفة.