مواصفات ثنائي باعث للضوء SMD 19-223/G6S2C-A01/2T - متعدد الألوان - جهد 2.0 فولت - قدرة 60 ميلي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة 19-223 حلاً مدمجاً لثنائي باعث للضوء ذو تركيب سطحي، مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب تصغيراً وموثوقية عالية. هذا النوع متعدد الألوان أصغر بكثير من مكونات الإطار الرصاصي التقليدية، مما يتيح تخفيضات كبيرة في مساحة لوحة الدوائر المطبوعة، وزيادة كثافة التعبئة، والمساهمة في النهاية في تصميمات منتجات نهائية أصغر. يجعل بناؤه خفيف الوزن مناسباً بشكل خاص للتطبيقات المحدودة المساحة والمحمولة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا المنتج التوافق مع معدات التركيب الآلي القياسية وعمليات اللحام السائدة مثل إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري. يتم تصنيعه كمكون خالٍ من الرصاص، ومتوافق مع RoHS، وخالٍ من الهالوجين، مما يلتزم باللوائح البيئية الصارمة بما في ذلك REACH التابع للاتحاد الأوروبي. الحدود المحددة للهالوجين هي البروم (Br) <900 جزء في المليون، والكلور (Cl) <900 جزء في المليون، و Br+Cl < 1500 جزء في المليون.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود.

• الجهد العكسي (VR):5 فولت. يمكن أن يتسبب تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي في انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي (IF):25 مللي أمبير لكلا نوعي الرقائق G6 و S2. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر المستمر.
• تيار الذروة الأمامي (IFP):60 مللي أمبير (دورة عمل 1/10 @1 كيلو هرتز). هذا التصنيف مخصص للتشغيل النبضي، مما يسمح بتيار لحظي أعلى.
• تبديد الطاقة (Pd):60 ميلي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها في ظل الظروف المحددة.
• تفريغ الكهرباء الساكنة (ESD) HBM:2000 فولت. يشير هذا إلى مستوى متوسط من متانة ESD؛ لا تزال هناك حاجة إلى احتياطات التعامل المناسبة.
• درجة حرارة التشغيل (Topr):-40 إلى +85 درجة مئوية. تم تصنيف الجهاز لتطبيقات نطاق درجة الحرارة الصناعية.
• درجة حرارة التخزين (Tstg):-40 إلى +90 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام:يتم تحديد لحام إعادة التدفق عند درجة حرارة ذروية 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. يجب أن يقتصر اللحام اليدوي على 350 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عند Ta=25 درجة مئوية وتحدد الأداء النموذجي للجهاز.

• شدة الإضاءة (Iv):
  • G6 (أصفر أخضر ساطع): الحد الأدنى 30.0 مللي كانديلا، الحد الأقصى 60.0 مللي كانديلا @ IF=20 مللي أمبير.
  • S2 (برتقالي ساطع): الحد الأدنى 90.0 مللي كانديلا، الحد الأقصى 180.0 مللي كانديلا @ IF=20 مللي أمبير.
  • التسامح: ±11%.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):نموذجي 130 درجة. زاوية الرؤية الواسعة هذه مناسبة لتطبيقات المؤشر والإضاءة الخلفية التي تتطلب رؤية واسعة.
• طول موجة الذروة (λp):
  • G6: نموذجي 575 نانومتر.
  • S2: نموذجي 611 نانومتر.
• الطول الموجي السائد (λd):
  • G6: 568.5 إلى 574.5 نانومتر.
  • S2: 602.0 إلى 608.0 نانومتر.
  • التسامح: ±1 نانومتر.
• عرض نطاق الإشعاع الطيفي (Δλ):
  • G6: نموذجي 20 نانومتر.
  • S2: نموذجي 17 نانومتر.
• الجهد الأمامي (VF):
  • G6 & S2: الحد الأدنى 1.70 فولت، نموذجي 2.00 فولت، الحد الأقصى 2.40 فولت @ IF=20 مللي أمبير.
  • التسامح: ±0.1 فولت.
• التيار العكسي (IR):الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير @ VR=5 فولت لكلا النوعين. لم يتم تصميم الجهاز للتشغيل في انحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف

يستخدم المنتج نظام تصنيف لتصنيف ثنائيات الإضاءة بناءً على شدة الإضاءة. وهذا يضمن الاتساق داخل دفعة الإنتاج.

• رقاقة G6 (أصفر أخضر ساطع):جميع الوحدات تقع في فئة واحدة (رمز الفئة 1) مع شدة إضاءة تتراوح من 30.0 إلى 60.0 مللي كانديلا عند 20 مللي أمبير.
• رقاقة S2 (برتقالي ساطع):جميع الوحدات تقع في فئة واحدة (رمز الفئة 1) مع شدة إضاءة تتراوح من 90.0 إلى 180.0 مللي كانديلا عند 20 مللي أمبير.

لا تشير ورقة البيانات إلى فئات منفصلة للطول الموجي السائد أو الجهد الأمامي لهذا الرقم المحدد، مما يشير إلى تحكم دقيق أو اختيار واحد لهذه المعلمات.

4. تحليل منحنى الأداء

تتضمن ورقة البيانات منحنيات الخصائص النموذجية لكل من رقائق G6 و S2. بينما لا يتم توفير نقاط البيانات الرسومية الدقيقة في النص، فإن المنحنيات توضح عادةً العلاقات التالية، والتي تعتبر بالغة الأهمية للتصميم:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة شبه خطية، خاصةً عندما يقترب التيار من الحد الأقصى للتصنيف.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة البيئة:يوضح تأثير التبريد الحراري، حيث ينخفض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم إدارة الحرارة.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:منحنى IV، يوضح العلاقة الأسية. الجهد الأمامي النموذجي البالغ 2.0 فولت عند 20 مللي أمبير هو معلمة تصميم رئيسية لحساب المقاوم المحدد للتيار.
• الطيف/الطول الموجي:من المحتمل أن يظهر طيف الانبعاث الطبيعي، مع تسليط الضوء على أطوال موجات الذروة والسائدة.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

العبوة من نوع SMD القياسي (جهاز التركيب السطحي). يوفر الرسم البعدي (غير معاد إنتاجه هنا ولكن تمت الإشارة إليه في ملف PDF) القياسات الحرجة لتصميم وسادة PCB ووضع المكونات. تشمل النقاط الرئيسية:

• يتمتع ثنائي الإضاءة بمساحة صغيرة مناسبة للوحات عالية الكثافة.
• تسامحات معظم الأبعاد هي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• يحدد الرسم مخطط المكون، ومواضع الأطراف، ونمط وسادة PCB الموصى به.
• يتم عادةً تحديد القطبية على الجهاز أو يُفترض من خلال تصميم الوسادة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف درجة حرارة لحام إعادة التدفق

تم تحديد ملف درجة حرارة لحام خالٍ من الرصاص:

• التسخين المسبق:150~200 درجة مئوية لمدة 60~120 ثانية.
• الوقت فوق السائل (217 درجة مئوية):60~150 ثانية.
• درجة حرارة الذروة:الحد الأقصى 260 درجة مئوية.
• الوقت عند الذروة:الحد الأقصى 10 ثوانٍ.
• معدل التسخين:الحد الأقصى 6 درجة مئوية/ثانية.
• الوقت فوق 255 درجة مئوية:الحد الأقصى 30 ثانية.
• معدل التبريد:الحد الأقصى 3 درجة مئوية/ثانية.

ملاحظة حرجة:يجب عدم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين على نفس الجهاز.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي لا مفر منه:

• يجب أن تكون درجة حرارة طرف المكواة أقل من 350 درجة مئوية.
• يجب أن يكون وقت التلامس لكل طرف أقل من 3 ثوانٍ.
• يجب أن تكون قدرة مكواة اللحام أقل من 25 واط.
• اسمح بفاصل زمني يزيد عن ثانيتين بين لحام كل طرف.
• استخدم مكواة لحام برأس مزدوج لأي عمل إصلاح لتجنب الإجهاد الحراري.

6.3 التخزين وحساسية الرطوبة

يتم تعبئة المكونات في أكياس مقاومة للرطوبة مع مجفف.

• قبل الاستخدام:لا تفتح الكيس المضاد للرطوبة حتى تصبح جاهزاً للتجميع.
• بعد الفتح:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية.
• مدة الصلاحية بعد الفتح:استخدم خلال 168 ساعة (7 أيام) بعد الفتح. أعد إغلاق الأجزاء غير المستخدمة في عبوة مقاومة للرطوبة.
• التجفيف:إذا تم تجاوز وقت التخزين أو أشار المجفف إلى وجود رطوبة، قم بالتجفيف عند 60 ±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد المنتج بتنسيق متوافق مع التجميع الآلي.

• الشريط والبكرة:معبأ في شريط بعرض 8 مم على بكرة قطرها 7 بوصات.
• الكمية:2000 قطعة لكل بكرة.
• أبعاد شريط الناقل:تحدد الرسومات التفصيلية حجم الجيب وخطوة تقدم الشريط.
• أبعاد البكرة:يتم توفير أبعاد بكرة قياسية لتوافق المغذي.
• معلومات الملصق:يتضمن ملصق البكرة حقولاً لرقم منتج العميل (CPN)، ورقم المنتج (P/N)، والكمية (QTY)، والفئات التقنية لشدة الإضاءة (CAT)، واللونية/الطول الموجي السائد (HUE)، والجهد الأمامي (REF).

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:مؤشرات لوحة القيادة، إضاءة خلفية للمفاتيح، إضاءة خلفية مسطحة لشاشات LCD والرموز.
• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية لوحة المفاتيح في الهواتف وأجهزة الفاكس.
• التنبيه العام:أي تطبيق يتطلب مصدر ضوء ملون مدمج وموثوق.

8.2 اعتبارات تصميم حرجة

• تحديد التيار:مقاوم خارجي على التوالي إلزامي. تعني خاصية V-I الأسية لثنائي الإضاءة أن تغييراً صغيراً في الجهد يسبب تغييراً كبيراً في التيار، مما يؤدي إلى فشل سريع دون تنظيم التيار.
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن العبوة صغيرة، فإن تبديد الطاقة (الحد الأقصى 60 ميلي واط) ومعامل درجة الحرارة السلبي لإخراج الضوء يستلزمان النظر في تخطيط PCB لتبديد الحرارة، خاصة في درجات الحرارة البيئية العالية أو عند تيارات القيادة العالية.
• حماية ESD:على الرغم من تصنيفه بـ 2000 فولت HBM، قم بتنفيذ احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتجميع.
• لحام الموجة:غير موصى به. تم تحديد الجهاز لإعادة التدفق أو اللحام اليدوي الدقيق فقط.
• إجهاد اللوحة:تجنب الإجهاد الميكانيكي على جسم ثنائي الإضاءة أثناء اللحام أو في التطبيق النهائي. لا تشوه PCB بعد التجميع.

9. المقارنة التقنية والتمييز

تقدم سلسلة 19-223، بتقنية رقاقة AlGaInP (لـ G6 و S2)، مزايا مميزة:

• مقارنة بثنائيات الإضاءة ذات الثقب القديمة:الميزة الأساسية هي التخفيض الكبير في الحجم والوزن، مما يتيح تصميمات مصغرة حديثة. كما يلغي الحاجة إلى ثني الأطراف والإدخال اليدوي.
• مقارنة بألوان SMD الأخرى:يملأ الأصفر الأخضر الساطع (G6، ~575 نانومتر) والبرتقالي الساطع (S2، ~611 نانومتر) نقاط ألوان محددة في الطيف المرئي. تقدم تقنية AlGaInP عادةً كفاءة عالية وتشبع لوني جيد في مناطق الأحمر والبرتقالي والأصفر الأخضر.
• الامتثال:امتثاله الكامل للوائح الخالية من الرصاص، وRoHS، والخالية من الهالوجين، وREACH يجعله مناسباً للأسواق العالمية ذات المتطلبات البيئية الصارمة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 ما قيمة المقاوم التي يجب أن أستخدمها مع هذا ثنائي الإضاءة؟

احسب باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - Vf_LED) / If. لمصدر طاقة 5 فولت وجهد أمامي نموذجي Vf=2.0 فولت عند If=20 مللي أمبير: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. استخدم أقصى جهد أمامي Vf (2.4V) لضمان أن الحد الأدنى للتيار آمن: R_min = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω. المقاوم القياسي 150 Ω هو نقطة بداية جيدة. ضع دائماً في الاعتبار تصنيف قدرة المقاوم: P = I^2 * R = (0.02)^2 * 150 = 0.06W، لذا فإن مقاوم 1/8W (0.125W) كافٍ.

10.2 هل يمكنني تشغيله بمصدر طاقة 3.3 فولت؟

نعم. إعادة الحساب: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ω. تحقق مع أقصى جهد أمامي Vf: (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ω. سيكون مقاوم 68 Ω مناسباً. تأكد من أن المصدر يمكنه توفير التيار المطلوب.

10.3 لماذا تعتبر عملية التخزين والتجفيف مهمة للغاية؟

يمكن أن تمتص عبوات SMD الرطوبة من الغلاف الجوي. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن أن تتحول هذه الرطوبة المحتبسة بسرعة إلى بخار، مما يتسبب في انفصال داخلي، أو تشقق، أو "انفجار" للعبوة البلاستيكية، مما يؤدي إلى فشل فوري أو كامن. تمنع إجراءات التخزين والتجفيف المحددة هذا النمط من الفشل.

10.4 ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

طول موجة الذروة (λp)هو الطول الموجي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدة.الطول الموجي السائد (λd)هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون الملحوظ لثنائي الإضاءة عند دمجه مع مصدر ضوء أبيض مرجعي محدد. يرتبط λd بشكل أوثق بإدراك العين البشرية للون، بينما λp هو قياس فيزيائي للطيف.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات حالة متعددة لجهاز طبي محمول.

المتطلبات:حجم مدمج، استهلاك منخفض للطاقة، تمييز لوني واضح لحالة "جاهز" (أخضر) و"تنبيه" (برتقالي)، القدرة على العمل في نطاق درجة حرارة موسع، والامتثال للوائح المعدات الطبية.

تنفيذ الحل:

1. اختيار المكون:تم اختيار سلسلة 19-223. يعمل G6 (أصفر-أخضر) كمؤشر "جاهز"، ويعمل S2 (برتقالي) كمؤشر "تنبيه". تضمن زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة الرؤية من زوايا مختلفة.
2. تصميم الدائرة:يتم استخدام جهد نظام 3.3 فولت. يتم حساب مقاومات تحديد التيار وفقاً للأسئلة الشائعة 10.2 (مثل 68Ω). يتم تشغيل ثنائيات الإضاءة عبر دبابيس GPIO لوحدة تحكم دقيقة، مما يسمح بأنماط وميض يتم التحكم فيها بالبرنامج لتعزيز حالة التنبيه.
3. تخطيط PCB:يسمح الشكل المدمج لـ SMD بوضع عدة ثنائيات إضاءة للمؤشرات في مساحة صغيرة على لوحة PCB الأمامية. يتم استخدام وسائد تخفيف حرارية في وصلات اللحام لتسهيل اللحام، ولكن يتم الاحتفاظ بكمية صغيرة من النحاس متصلة للمساعدة في تبديد الحرارة.
4. عملية التجميع:يتم تحميل ثنائيات الإضاءة، الموردة على شريط وبكرة، في آلة انتقاء ووضع. تخضع اللوحة بأكملها لمرحلة إعادة تدفق واحدة باستخدام ملف الخالي من الرصاص المحدد، مما يضمن لحام جميع المكونات، بما في ذلك ثنائيات الإضاءة، في وقت واحد وبموثوقية.
5. النتيجة:نظام مؤشرات قوي وموثوق ومدمج يلبي جميع المتطلبات الأولية، مستفيداً من الحجم الصغير، والأداء المحدد، وشهادات الامتثال لثنائيات الإضاءة 19-223.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

تستخدم ثنائيات الإضاءة 19-223 مادة أشباه الموصلات AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) لرقاقة الانبعاث الضوئي. نظام المواد هذا فعال بشكل خاص لإنتاج الضوء في مناطق الأحمر والبرتقالي والعنبر والأصفر الأخضر من الطيف (تقريباً من 560 نانومتر إلى 650 نانومتر).

مبدأ العمل:عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n لثنائي الإضاءة، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة. يؤدي إعادة اتحادها إلى إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لأشباه الموصلات AlGaInP، والتي يتم هندستها عن طريق التحكم الدقيق في نسب الألومنيوم والغاليوم والإنديوم والفوسفور أثناء نمو البلورة. تسمح عدسة الراتنج "الصافية كالماء" للضوء الملون الجوهري من الرقاقة بالانبعاث دون ترشيح كبير أو تحويل للطول الموجي.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

لا يزال سوق ثنائيات الإضاءة SMD مثل سلسلة 19-223 يتطور. تشمل الاتجاهات الرئيسية المؤثرة على هذا القطاع من المنتجات:

• زيادة التصغير:يستمر الطلب على أحجام عبوات أصغر (مثل 0402، 0201 مقياس) للنمو للأجهزة فائقة الصغر.
• كفاءة أعلى:تؤدي التحسينات المستمرة في النمو الطبقي وتصميم الرقاقة إلى كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل وحدة من المدخلات الكهربائية)، مما يقلل من استهلاك الطاقة لسطوع معين.
• موثوقية ومتانة محسنتان:تهدف التحسينات في مواد البناء والعبوات إلى زيادة مقاومة الرطوبة، وأداء الدورات الحرارية، والعمر الافتراضي العام، خاصة للتطبيقات السياراتية والصناعية.
• التكامل:اتجاه نحو دمج رقائق LED متعددة (RGB، أو أحادية اللون متعددة) في عبوة واحدة، أو دمج ثنائيات الإضاءة مع دوائر تحكم متكاملة (مثل مشغلات التيار الثابت) لتشكيل وحدات إضاءة أكثر ذكاءً وأسهل في الاستخدام.
• امتثال صارم:أصبحت اللوائح البيئية والسلامة (RoHS، REACH، الخالية من الهالوجين) أكثر صرامة وانتشاراً، مما يجعل الامتثال متطلباً أساسياً بدلاً من كونه عامل تمييز.

تمثل سلسلة 19-223 حلاً ناضجاً وموثوقاً يلبي الاحتياجات الأساسية للتصغير، والتجميع الآلي، والامتثال التنظيمي لمجموعة واسعة من تطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية.