ورقة بيانات سلسلة LED SMD 12-23C - متعددة الألوان (أحمر/أخضر/أزرق) - 3.2x1.6x1.4mm - 2.0-3.9V - 20-25mA - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة 12-23C حلاً مضغوطاً لمصباح LED ذو تركيب سطح مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب تصغيراً وموثوقية عالية. عائلة LED متعددة الألوان هذه أصغر بكثير من مكونات الإطار الرصاصي التقليدية، مما يتيح تخفيضات كبيرة في مساحة لوحة الدوائر المطبوعة، وزيادة كثافة التعبئة، ويساهم في النهاية في تطوير معدات المستخدم النهائي الأصغر حجماً. يجعل بناؤها خفيف الوزن مناسبة بشكل خاص للتطبيقات المحدودة المساحة والمحمولة.

تكمن الميزة الأساسية لهذه السلسلة في تنوعها وامتثالها لمعايير التصنيع والبيئة المعاصرة. يتم تغليف الأجهزة على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يضمن التوافق مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة. وهي مؤهلة للاستخدام مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري، وهي معيارية في إنتاج الإلكترونيات بكميات كبيرة.

يعد الامتثال البيئي والتنظيمي ميزة رئيسية. تم تصنيع المنتجات من مواد خالية من الرصاص، وتلتزم بتوجيه RoHS، وتتوافق مع لوائح الاتحاد الأوروبي REACH، وتلبي معايير خالية من الهالوجين (مع البرومين <900 جزء في المليون، والكلور <900 جزء في المليون، ومجموعهما <1500 جزء في المليون). وهذا يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من الأسواق العالمية ذات المتطلبات البيئية الصارمة.

2. اختيار الجهاز والتصنيفات القصوى المطلقة

2.1 دليل اختيار الجهاز

تقدم السلسلة ثلاثة خيارات لونية متميزة، كل منها يعتمد على مواد شريحة أشباه موصلات مختلفة:

• الرمز R6 (أحمر لامع):يستخدم تقنية شريحة AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم). لون الراتنج شفاف مائي.
• الرمز GH (أخضر لامع):يستخدم تقنية شريحة InGaN (نتريد الإنديوم الغاليوم). لون الراتنج شفاف مائي.
• الرمز BH (أزرق):يستخدم تقنية شريحة InGaN (نتريد الإنديوم الغاليوم). لون الراتنج شفاف مائي.

يسمح غلاف الراتنج الشفاف باستخراج ضوء مثالي وتمثيل لوني حقيقي.

2.2 التصنيفات القصوى المطلقة (Ta=25°C)

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا ينصح بالتشغيل عند أو ما بعد هذه الحدود.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت (جميع الرموز)
• التيار الأمامي (I_F):R6: 25 مللي أمبير، GH: 25 مللي أمبير، BH: 20 مللي أمبير
• التيار الأمامي الذروي (I_FP, دورة عمل 1/10 @1 كيلو هرتز):R6: 60 مللي أمبير، GH: 100 مللي أمبير، BH: 100 مللي أمبير
• تبديد الطاقة (P_d):R6: 60 ملي واط، GH: 95 ملي واط، BH: 75 ملي واط
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):R6: 2000 فولت، GH: 150 فولت، BH: 150 فولت. لاحظ متانة ESD الأعلى بكثير لمصباح LED الأحمر (R6) مقارنة بالمتغيرات الخضراء والزرقاء، والتي تتطلب معالجة أكثر حرصاً.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40°C إلى +85°C
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +90°C
• درجة حرارة اللحام (T_sol):لحام إعادة التدفق: ذروة 260°C لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى. اللحام اليدوي: 350°C لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل طرف.

3. الخصائص الكهروضوئية (Ta=25°C)

يتم ضمان المعلمات التالية تحت ظروف الاختبار المحددة. تمثل القيم النموذجية مركز توزيع الإنتاج.

3.1 شدة الإضاءة والخصائص الزاوية

• شدة الإضاءة (I_V) @ I_F=20 مللي أمبير:
  • R6 (أحمر): نموذجي 90 مللي شمعة (الحد الأدنى 63 مللي شمعة)
  • GH (أخضر): نموذجي 180 مللي شمعة (الحد الأدنى 125 مللي شمعة)
  • BH (أزرق): نموذجي 50 مللي شمعة (الحد الأدنى 32 مللي شمعة)
  التسامح: ±11%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):نموذجي 100 درجة لجميع الرموز اللونية. هذه الزاوية الواسعة للرؤية مناسبة لتطبيقات المؤشر والإضاءة الخلفية حيث تكون الرؤية من زوايا خارج المحور مهمة.

3.2 الخصائص الطيفية

• الطول الموجي الذروي (λ_p):R6: 632 نانومتر، GH: 518 نانومتر، BH: 468 نانومتر.
• الطول الموجي السائد (λ_d):R6: 624 نانومتر، GH: 525 نانومتر، BH: 470 نانومتر. الطول الموجي السائد هو إدراك العين البشرية للون LED كطول موجي واحد.
• عرض النطاق الإشعاعي الطيفي (Δλ):R6: 20 نانومتر، GH: 35 نانومتر، BH: 25 نانومتر. هذا يحدد نقاء الطيف أو عرض الضوء المنبعث.

3.3 الخصائص الكهربائية

• الجهد الأمامي (V_F) @ I_F=20 مللي أمبير:
  • R6: نموذجي 2.0 فولت، الحد الأقصى 2.4 فولت
  • GH: نموذجي 3.3 فولت، الحد الأقصى 3.9 فولت
  • BH: نموذجي 3.3 فولت، الحد الأقصى 3.9 فولت
  التسامح: ±0.1 فولت. الجهد الأمامي المنخفض V_Fلمصباح LED الأحمر هو خاصية لتقنية AlGaInP مقارنة بـ InGaN.
• التيار العكسي (I_R) @ V_R=5 فولت:R6: الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير، GH/BH: الحد الأقصى 50 ميكرو أمبير.

4. تحليل منحنى الأداء

توفر ورقة البيانات منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية لكل رمز LED (R6، GH، BH). بينما لا يتم توفير نقاط بيانات الرسم البياني المحددة في النص، فإن هذه المنحنيات توضح عادة العلاقة بين التيار الأمامي وشدة الإضاءة، والجهد الأمامي، وتأثير درجة الحرارة المحيطة على إخراج الضوء. يعد تحليل هذه المنحنيات أمراً بالغ الأهمية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف غير قياسية (مثل تيارات تشغيل مختلفة أو درجات حرارة) ولتحسين تصميم الدائرة للكفاءة والعمر الطويل. يجب على المصممين استخدام هذه المنحنيات لاختيار نقاط التشغيل المناسبة ولنمذجة التأثيرات الحرارية على الأداء.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد التغليف

يحتوي LED 12-23C على غلاف مضغوط للتركيب السطحي. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر، تسامح ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك) حجم جسم يبلغ حوالي 3.2 مم (الطول) × 1.6 مم (العرض) × 1.4 مم (الارتفاع). يتميز الغلاف بطرفي أنود/كاثود للحام. يوفر الرسم البعدي معلومات حرجة لتصميم نمط الأرضية (البصمة) للوحة الدوائر المطبوعة، مما يضمن تكوين وصلة لحام مناسبة واستقرار ميكانيكي. يعد الالتزام بالبصمة الموصى بها أمراً ضرورياً للتجميع الموثوق وإدارة الحرارة.

5.2 تحديد القطبية

يتم عادةً تحديد الكاثود بواسطة علامة مرئية على الغلاف، مثل شق، أو نقطة، أو علامة خضراء على بكرة الشريط. اتجاه القطبية الصحيح أثناء التجميع إلزامي لضمان الوظيفة المناسبة.

6. إرشادات اللحام والتجميع والتخزين

6.1 احتياطات حرجة

• الحد من التيار:مقاومة خارجية للحد من التيارمطلوبة بشكل مطلقعلى التوالي مع LED. تعني خاصية I-V الأسية لـ LED أن زيادة صغيرة في الجهد تتسبب في زيادة كبيرة في التيار، مما يؤدي إلى احتراق فوري بدون حماية.
• ظروف التخزين:الأجهزة حساسة للرطوبة (MSL).
  • قبل الفتح: التخزين عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية.
  • بعد الفتح: "عمر الأرضية" هو سنة واحدة عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يجب إعادة إغلاق الأجزاء غير المستخدمة في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف.
  • إذا تغير لون مؤشر المجفف أو تم تجاوز وقت التخزين، يلزم الخبز عند 60±5°C لمدة 24 ساعة قبل لحام إعادة التدفق.

6.2 عملية اللحام

• ملف إعادة التدفق (خالي من الرصاص):يتم توفير ملف درجة حرارة مفصل. تشمل المعلمات الرئيسية: التسخين المسبق بين 150-200°C لمدة 60-120 ثانية، الوقت فوق السائل (217°C) من 60-150 ثانية، درجة حرارة ذروة 260°C كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى، ومعدلات صعود/تبريد مضبوطة (بحد أقصى 3°C/ثانية و 6°C/ثانية على التوالي).
• دورات إعادة التدفق:لا تتجاوز دورتي لحام إعادة تدفق.
• اللحام اليدوي:إذا لزم الأمر، استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف <350°C، سعة ≤25 واط، وحدد وقت التلامس إلى 3 ثوانٍ لكل طرف. اسمح بفاصل زمني لا يقل عن 2 ثانية بين لحام كل طرف. تجنب الإجهاد الميكانيكي على الغلاف أثناء التسخين.
• الإصلاح:لا يُنصح بالإصلاح بعد اللحام. إذا كان لا مفر منه، يجب استخدام مكواة لحام برأسين لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد ومنع الإجهاد الحراري الميكانيكي. اختبر مسبقاً لضمان عدم تدهور خصائص LED بواسطة عملية الإصلاح.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات التغليف

يتم توريد مصابيح LED في تغليف مقاوم للرطوبة. يشمل التعبئة القياسية:

• شريط الناقل:عرض 8 مم، محمل في البكرة.
• البكرة:قطر 7 بوصات. الكمية المحملة هي 2000 قطعة لكل بكرة.
• الكيس الخارجي:مغلق داخل كيس مقاوم للرطوبة من الألومنيوم يحتوي على مجفف.

يتم توفير أبعاد مفصلة لجيوب شريط الناقل والبكرة لضمان التوافق مع مغذيات التشغيل الآلي.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حرجة للتتبع واختيار الفئة:

• CPN (رقم منتج العميل)
• P/N (رقم المنتج): على سبيل المثال، 12-23C/R6GHBHC-A01/2C
• QTY (كمية التعبئة)
• CAT (رتبة شدة الإضاءة)
• HUE (إحداثيات اللونية ورتبة الطول الموجي السائد)
• REF (رتبة الجهد الأمامي)
• LOT No (رقم الدفعة للتتبع)

تسمح معلومات التصنيف هذه للمصممين باختيار مصابيح LED ذات معلمات مضبوطة بدقة لأداء متسق في تطبيقهم.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 التطبيقات النموذجية

• الإضاءة الخلفية للوحات العدادات، والمفاتيح، والرموز.
• مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في معدات الاتصالات (الهواتف، أجهزة الفاكس).
• وحدات الإضاءة الخلفية المسطحة لعروض LCD الصغيرة.
• أضواء المؤشرات العامة في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

8.2 اعتبارات التصميم

• تصميم الدائرة:قم دائماً بتضمين مقاومة على التوالي. احسب قيمتها باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F, حيث V_Fو I_Fهما نقطتا التشغيل المستهدفتان من ورقة البيانات. ضع في اعتبارك تصنيف قدرة المقاومة.
• إدارة الحرارة:بينما تبديد الطاقة منخفض، فإن الحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود هو مفتاح الموثوقية طويلة المدى وإخراج الضوء المستقر. تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة أو ثقوب حرارية إذا كان التشغيل عند درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من الحد الأقصى للتيار.
• حماية ESD:نفذ إجراءات حماية ESD على لوحات الدوائر المطبوعة وفي إجراءات المعالجة، خاصة لمصابيح LED الحساسة GH و BH (InGaN).

8.3 قيود التطبيق

تم تصميم هذا المنتج للتطبيقات التجارية والصناعية العامة. إنهليسمؤهلاً أو موصى به بشكل خاص للتطبيقات عالية الموثوقية بدون استشارة مسبقة. وهذا يشمل، على سبيل المثال لا الحصر:

• الأنظمة العسكرية، أو الفضائية، أو الطيران.
• أنظمة السلامة أو الأمان للسيارات (مثل الوسائد الهوائية، الفرامل).
• معدات طبية داعمة للحياة أو حرجة.

لمثل هذه التطبيقات، يلزم منتجات بمواصفات ومؤهلات وضمانات موثوقية مختلفة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

تميز سلسلة 12-23C نفسها من خلال مزيجها من عامل الشكل المضغوط للغاية، وتوافر ألوان متعددة من مخطط غلاف واحد، والامتثال الكامل للوائح البيئية الحديثة (RoHS، خالي من الهالوجين). مقارنة بمصابيح LED ذات الثقب الكبير، فإنها تمكن من تصغير كبير. يوفر غلاف الراتنج الشفاف لجميع الألوان مرونة في التصميم. تعكس تصنيفات ESD المقدمة (عالية بشكل خاص للمتغير الأحمر) وتعليمات معالجة حساسية الرطوبة المفصلة التصميم لعمليات التصنيع القوية. يشير تضمين معلمات التصنيف المحددة (CAT، HUE، REF) على الملصق إلى عملية إنتاج قادرة على تقديم لون وسطوع متسقين، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تستخدم مصابيح LED متعددة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س1: ما الفرق الأساسي بين الرموز R6 و GH و BH؟
ج1: الفرق الأساسي هو مادة أشباه الموصلات واللون الناتج. يستخدم R6 مادة AlGaInP للضوء الأحمر (624 نانومتر سائد) وله جهد أمامي أقل (~2.0 فولت). يستخدم GH (أخضر) و BH (أزرق) مادة InGaN، ولهما جهد أمامي أعلى (~3.3 فولت)، ويصدران ضوءاً أخضر (525 نانومتر) وأزرق (470 نانومتر) على التوالي. كما أن الرمزين GH و BH أكثر حساسية لـ ESD.

س2: لماذا مقاومة الحد من التيار إلزامية؟
ج2: مصابيح LED هي ثنائيات ذات علاقة تيار-جهد غير خطية وأسية. زيادة صغيرة في الجهد تتجاوز الجهد الأمامي الاسمي V_Fتتسبب في زيادة كبيرة جداً، وربما مدمرة، في التيار. توفر المقاومة المتسلسلة علاقة خطية، مما يجعل التيار قابلاً للتنبؤ وآمناً لجهد إمداد معين.

س3: هل يمكنني استخدام اللحام اليدوي لتجميع النموذج الأولي؟
ج3: نعم، ولكن بحذر شديد. اتبع الإرشادات بدقة: طرف المكواة <350°C، قدرة ≤25 واط، وقت التلامس ≤3 ثوانٍ لكل طرف، واسمح بالتبريد بين الأطراف. لحام إعادة التدفق هو الطريقة الموصى بها والأكثر موثوقية.

س4: ماذا يعني "خالي من الهالوجين" ولماذا هو مهم؟
ج4: خالي من الهالوجين يعني أن المواد تحتوي على مستويات منخفضة جداً من البروم (Br) والكلور (Cl). يمكن أن تنتج هذه الهالوجينات، عند احتراقها، أبخرة سامة ومسببة للتآكل. الإلكترونيات الخالية من الهالوجين أكثر أماناً وصديقة للبيئة، وغالباً ما تكون مطلوبة بموجب لوائح معينة ومواصفات العملاء.

س5: كيف أفسر معلومات التصنيف (CAT، HUE، REF) على الملصق؟
ج5: تجمع هذه المعلومات مصابيح LED ذات أداء متشابه. لمظهر متسق في مصفوفة، يجب عليك الحصول على مصابيح LED من نفس فئات HUE (اللون) و CAT (السطوع) أو المجاورة. يمكن أن تكون فئة REF (الجهد) مهمة لتصميم مصدر الطاقة في التطبيقات المنظمة بالتيار.

11. مبادئ التشغيل واتجاهات التكنولوجيا

11.1 مبدأ التشغيل الأساسي

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) هي أجهزة أشباه موصلات تصدر الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n، تتحد الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات المستخدمة في المنطقة النشطة. تمتلك مادة AlGaInP فجوة نطاق مناسبة للضوء الأحمر/البرتقالي/الأصفر، بينما تغطي مادة InGaN طيف الأخضر، والأزرق، والأبيض (مع الفوسفور).

11.2 اتجاهات الصناعة

لا يزال سوق مصابيح LED SMD مثل سلسلة 12-23C مدفوعاً بمتطلبات التصغير، وكفاءة أعلى (لومن لكل واط)، وتحسين اتساق اللون، وامتثال بيئي أكثر صرامة. هناك اتجاه نحو أحجام عبوات أصغر (مثل 0201، 01005) للأجهزة فائقة الصغر. علاوة على ذلك، أصبح دمج دوائر التحكم (مثل مشغلات التيار الثابت) داخل عبوة LED أكثر شيوعاً لتصميم مبسط. يظل الدفع نحو موثوقية أعلى وعمر أطول تحت ضغوط بيئية مختلفة محور تركيز مستمر لكل من مصنعي المكونات والمستخدمين النهائيين على حد سواء.