ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD طراز 19-226/R6BHC-B01/2T - عبوة 2.0x1.25x0.8 مم - جهد 2.0 فولت/3.3 فولت - متعدد الألوان - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 19-226 ثنائي باعث للضوء مضغوطًا من نوع جهاز مُركَّب على السطح (SMD) مُصمم للتجميعات الإلكترونية عالية الكثافة. تكمن ميزته الأساسية في بصمته المادية المُخفضة بشكل كبير مقارنةً بمصابيح LED التقليدية ذات الإطارات الرصاصية، مما يتيح تصميمات لوحات دوائر مطبوعة (PCB) أصغر حجمًا، وكثافة أعلى لتعبئة المكونات، وفي النهاية معدات نهائية أكثر إحكاما للمستخدم. يجعل البناء خفيف الوزن هذا المنتج مثاليًا كذلك للتطبيقات المصغرة والمحمولة.

يُقدم هذا المصباح LED بتكوين متعدد الألوان، يجمع على وجه التحديد بين باعثي ضوء أحمر لامع (باستخدام شريحة R6 من AlGaInP) وأزرق (باستخدام شريحة BH من InGaN) داخل عبوة راتنجية واحدة شفافة تمامًا. وهو متوافق بالكامل مع المعايير البيئية والسلامة الحديثة، حيث أنه خالٍ من الرصاص، ومتوافق مع RoHS، ومتوافق مع لوائح الاتحاد الأوروبي REACH، وخالٍ من الهالوجين (مع نسبة بروم <900 جزء في المليون، وكلور <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). يتم توريد الجهاز على شريط بعرض 8 مم مُركَّب على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي (pick-and-place) وعمليات اللحام القياسية بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو بالطور البخاري.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

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

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت كحد أقصى لكلا نوعي الشريحة. يمكن أن يتسبب تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي في انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي (I_F):حد التيار المستمر المستمر هو 25 مللي أمبير لشريحة R6 (الحمراء) و 20 مللي أمبير لشريحة BH (الزرقاء). هذه معلمة حاسمة لتحديد قيمة المقاوم التسلسلي في دائرة القيادة.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):للتشغيل النبضي (دورة عمل 1/10 @ 1 كيلو هرتز)، يمكن لشريحة R6 التعامل مع تيار يصل إلى 60 مللي أمبير، وشريحة BH حتى 40 مللي أمبير. هذا يسمح بفترات قصيرة من التشغيل الزائد لتحقيق سطوع أعلى في التطبيقات متعددة الإرسال.
• تبديد الطاقة (P_d):أقصى تبديد طاقة مسموح به هو 60 ملي واط لـ R6 و 75 ملي واط لـ BH. يتم حساب ذلك كـ I_F* V_Fوهو أمر بالغ الأهمية لإدارة الحرارة.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):تقييم نموذج الجسم البشري (HBM) هو 2000 فولت لشريحة R6 ولكن فقط 150 فولت لشريحة BH (InGaN) الأكثر حساسية. يؤكد هذا على ضرورة اتباع بروتوكولات حماية صارمة من ESD أثناء التعامل مع وتجميع مصباح LED الأزرق.
• نطاقات درجات الحرارة:درجة حرارة التشغيل (T_opr) هي من -40°C إلى +85°C. درجة حرارة التخزين (T_stg) هي من -40°C إلى +90°C.
• درجة حرارة اللحام:للحام بإعادة التدفق، يتم تحديد درجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة 10 ثوانٍ. للحام اليدوي، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350°C، ويجب ألا تزيد مدة التلامس لكل طرف عن 3 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروبصرية

يتم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة الوصلة (T_j) تبلغ 25°C وتحدد الأداء النموذجي للجهاز.

• شدة الإضاءة (I_v):عند I_F= 20 مللي أمبير، تبلغ الشدة النموذجية لمصباح LED الأحمر R6 100 مللي كانديلا (الحد الأدنى 72 مللي كانديلا). تبلغ الشدة النموذجية لمصباح LED الأزرق BH 80 مللي كانديلا (الحد الأدنى 45 مللي كانديلا). ينطبق تسامح ±11%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):زاوية نصف الشدة هي عادة 120 درجة، مما يوفر نمط إشعاع واسع ومنتشر مناسب لتطبيقات الإضاءة الخلفية والمؤشرات.
• الطول الموجي:تمتلك شريحة R6 طولًا موجيًا ذرويًا نموذجيًا (λ_p) يبلغ 632 نانومتر وطولًا موجيًا سائدًا (λ_d) يبلغ 624 نانومتر، مما يضعها في منطقة الأحمر اللامع. تمتلك شريحة BH λ_pبقيمة 468 نانومتر و λ_dبقيمة 470 نانومتر، وهي سمة للإشعاع الأزرق الملكي.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):العرض الكامل للنطاق عند نصف القيمة القصوى (FWHM) الطيفي هو 20 نانومتر لـ R6 و 35 نانومتر لـ BH.
• الجهد الأمامي (V_F):عند I_F= 20 مللي أمبير، V_Fلـ R6 هو عادة 2.0 فولت (نطاق من 1.7 فولت إلى 2.4 فولت). بالنسبة لـ BH، V_Fهو عادة 3.3 فولت (نطاق من 2.7 فولت إلى 3.7 فولت). هذا الاختلاف في الجهد أمر بالغ الأهمية لتصميم الدائرة عند تشغيل كلا اللونين، وغالبًا ما يتطلب مقاومات أو مشغلات منفصلة للحد من التيار.
• التيار العكسي (I_R):أقصى I_Rهو 10 ميكرو أمبير عند 5 فولت لـ R6 و 50 ميكرو أمبير عند 5 فولت لـ BH. تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن الجهاز غير مصمم للتشغيل العكسي؛ هذه المعلمة مخصصة لظروف الاختبار فقط.

3. تحليل منحنيات الأداء

3.1 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

تُظهر المنحنيات أن شدة الإضاءة تزداد مع التيار الأمامي ولكن بعلاقة غير خطية. بالنسبة لكل من شريحتي R6 و BH، ترتفع الشدة بشكل حاد عند التيارات المنخفضة وتميل إلى التشبع عند التيارات الأعلى. يؤدي التشغيل بشكل كبير فوق نقطة 20 مللي أمبير النموذجية إلى عوائد متناقصة في إخراج الضوء مع زيادة توليد الحرارة وتسريع احتمالية انخفاض التدفق الضوئي.

3.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

هذه علاقة حاسمة للموثوقية. تتناقص شدة الإضاءة مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. يُظهر منحنى التخفيض بالحرارة أنه عند أقصى درجة حرارة تشغيل +85°C، يكون الناتج أقل بكثير مقارنةً بتقييم 25°C. يجب على المصممين مراعاة هذا التخفيض الحراري في التطبيقات التي يُتوقع فيها درجات حرارة محيطة عالية لضمان سطوع كافٍ تحت جميع الظروف.

3.3 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يحدد هذا المنحنى أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. لمنع تجاوز أقصى درجة حرارة للوصلة وحدود تبديد الطاقة، يجب تقليل التيار الأمامي عند التشغيل في بيئات عالية الحرارة. على سبيل المثال، عند درجة حرارة محيطة تبلغ 85°C، يكون التيار المستمر المسموح به أقل بكثير من الحد الأقصى للتقييم عند 25°C.

3.4 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي

يُظهر منحنى V-I الخاصية الثنائية. يزداد الجهد الأمامي بشكل لوغاريتمي مع التيار. القيم النموذجية المقدمة في الجدول (2.0 فولت لـ R6، 3.3 فولت لـ BH عند 20 مللي أمبير) هي الأكثر صلة بحسابات تصميم الدائرة.

3.5 توزيع الطيف

تُظهر الرسوم البيانية الطيفية ملفات الإشعاع. لمصباح LED الأحمر R6 ذروة أضيق ومحددة جيدًا حول 632 نانومتر. لمصباح LED الأزرق BH ذروة أوسع تتمحور حول 468-470 نانومتر. هذه الأطياف مهمة للتطبيقات الحساسة للون.

3.6 مخطط الإشعاع

يؤكد الرسم القطبي نمط الإشعاع شبه لامبرتي (جيب التمام) بزاوية رؤية 120 درجة، مما يشير إلى توزيع ضوء متساوٍ وزاوية واسعة.

4. المعلومات الميكانيكية وبيانات العبوة

4.1 أبعاد العبوة

يتمتع غلاف SMD بأبعاد اسمية تبلغ 2.0 مم (الطول) × 1.25 مم (العرض) × 0.8 مم (الارتفاع). التسامح للأبعاد غير المحددة هو ±0.1 مم. يوضح الرسم علامة تعريف الكاثود، وتخطيط وسادة اللحام الموصى به (1.4 مم × 1.15 مم مع فجوة 0.7 مم)، ومخطط المكون. يعد الالتزام بنمط الأرضية الموصى به أمرًا ضروريًا للحام الموثوق والاستقرار الميكانيكي.

4.2 تحديد القطبية

تتميز العبوة بمؤشر مرئي (عادةً شق أو علامة خضراء على الشريط) لتحديد الكاثود. يُعد التوجيه الصحيح للقطبية أثناء التجميع إلزاميًا لكي يعمل الجهاز.

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق

تحدد ورقة البيانات ملف تعريف لحام بإعادة التدفق خالٍ من الرصاص بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة 10 ثوانٍ. يجب أن يتضمن الملف مناطق التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق، والتبريد لتقليل الصدمة الحرارية. لا ينبغي إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين لمنع الإجهاد الحراري المفرط على عبوة LED وروابط الأسلاك.

5.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي لا مفر منه، فيجب توخي الحذر الشديد. يجب أن تكون درجة حرارة طرف مكواة اللحام أقل من 350°C، ويجب ألا تزيد مدة التلامس مع كل طرف عن 3 ثوانٍ. يُوصى باستخدام مكواة منخفضة الطاقة (<25 واط). يجب ترك فاصل زمني مدته ثانيتين بين لحام كل طرف. تحذر ورقة البيانات من أن الضرر غالبًا ما يحدث أثناء اللحام اليدوي.

5.3 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في كيس حاجز مقاوم للرطوبة مع مجفف. يجب عدم فتح الكيس حتى تصبح المكونات جاهزة للاستخدام. بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. \"عمر الأرضية\" بعد فتح الكيس هو 168 ساعة (7 أيام). إذا تم تجاوز هذا الوقت أو إذا تغير لون مؤشر المجفف، فإنه يلزم معالجة بالخبز عند 60°C ±5°C لمدة 24 ساعة قبل إعادة التدفق لمنع \"انفجار الفشار\" (تشقق العبوة بسبب ضغط البخار).

5.4 احتياطات الاستخدام

• الحماية من التيار الزائد:مقاوم خارجي للحد من التيار إلزامي. مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار؛ يمكن أن يتسبب تغيير صغير في الجهد الأمامي في تغيير كبير في التيار، مما يؤدي إلى فشل فوري.
• تجنب الإجهاد:لا تُطبق إجهادًا ميكانيكيًا على جسم LED أثناء التسخين (اللحام) أو عن طريق انحناء PCB بعد التجميع.
• الإصلاح:يُحذر بشدة من الإصلاح بعد اللحام. إذا كان ذلك ضروريًا تمامًا، فيجب استخدام مكواة لحام برأس مزدوج لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد ورفع المكون دون لف. يجب تقييم تأثير ذلك على خصائص LED مسبقًا.

6. معلومات التعبئة والطلب

6.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات في شريط حامل بارز بأبعاد: تباعد الجيوب 8 مم، عرض الشريط 12 مم. تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. أبعاد البكرة هي: قطر 7 بوصات، قطر المحور 13 مم، وعرض البكرة 50 مم.

6.2 شرح الملصق

يتضمن ملصق التعبئة عدة رموز: رقم منتج العميل (CPN)، رقم المنتج (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، رتبة شدة الإضاءة (CAT)، رتبة اللونية/الطول الموجي السائد (HUE)، رتبة الجهد الأمامي (REF)، ورقم الدفعة (LOT No). تتيح معلومات الفرز هذه اختيار مصابيح LED ذات معلمات أداء أكثر ضيقًا إذا تطلبها التطبيق.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:مثالي للإضاءة الخلفية للوحات القيادة، والمفاتيح، ولوحات المفاتيح، والرموز نظرًا لزاوية رؤيته الواسعة وحجمه المضغوط.
• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للهواتف، وأجهزة الفاكس، وأجهزة الشبكات.
• الإضاءة الخلفية المسطحة للشاشات الكريستالية السائلة:يمكن استخدامها في مصفوفات لتوفير إضاءة الحواف للشاشات الكريستالية السائلة الصغيرة.
• الاستخدام العام كمؤشر:أضواء الحالة، ومؤشرات الطاقة، والإضاءة الزخرفية في الإلكترونيات الاستهلاكية، والأجهزة المنزلية، وضوابط الصناعية.

7.2 اعتبارات التصميم

• دائرة القيادة:استخدم دائمًا مقاومًا تسلسليًا. احسب قيمة المقاوم باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F. استخدم حسابات منفصلة لمصابيح LED الحمراء والزرقاء نظرًا لاختلاف V_F.
• إدارة الحرارة:تأكد من أن PCB بها تخفيف حراري كافٍ، خاصةً إذا كنت تقود مصابيح LED بالقرب من تقييمات التيار القصوى أو في درجات حرارة محيطة عالية. تجنب وضع مكونات تولد الحرارة بالقرب منها.
• حماية ESD:نفذ حماية ESD على خطوط الإدخال وتأكد من وجود بيئة عمل مؤرضة أثناء التعامل، خاصةً للشريحة الزرقاء (BH) الحساسة.
• التصميم البصري:يوفر العدسة الشفافة تمامًا زاوية رؤية واسعة. للحصول على ضوء أكثر توجيهًا، قد تكون العدسات الخارجية أو أدلة الضوء ضرورية.

8. المقارنة التقنية والتمييز

المميزات الرئيسية لـ 19-226 في فئته هيقدرته متعددة الألوان في عبوة واحدةوامتثاله البيئي الشامل(خالٍ من الرصاص، خالٍ من الهالوجين، RoHS، REACH). يوفر الجمع بين شريحة حمراء عالية الكفاءة من AlGaInP وشريحة زرقاء قياسية من InGaN في عبوة SMD مصغرة واحدة مرونة في التصميم لمؤشرات ثنائية اللون دون زيادة البصمة المادية للوحة. إن توافقها مع التثبيت الآلي وعمليات إعادة التدفق القياسية يتوافق مع متطلبات التصنيع الحديثة عالية الحجم، مما يوفر حلاً فعالاً من حيث التكلفة للإلكترونيات المنتجة بكميات كبيرة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل مصابيح LED الحمراء والزرقاء من نفس مصدر الطاقة والمقاوم؟

ج: ليس بشكل مثالي. نظرًا للفرق الكبير في الجهد الأمامي النموذجي (2.0 فولت مقابل 3.3 فولت)، فإن استخدام مقاوم مشترك سيؤدي إلى تيارات مختلفة للغاية عبر كل مصباح LED، مما يتسبب في خفوت أحدهما وربما تشغيل الآخر بشكل زائد. يُوصى بدوائر منفصلة للحد من التيار.

س2: لماذا تقييم ESD للمصباح LED الأزرق أقل بكثير من الأحمر؟

ج: يستخدم مصباح LED الأزرق BH مادة شبه موصلة من InGaN، والتي تتمتع عمومًا بوصلة أكثر حساسية وطبقات نشطة أرق مقارنةً بمادة AlGaInP الخاصة بمصباح LED الأحمر R6، مما يجعله أكثر عرضة للتلف الناتج عن التفريغ الكهروستاتيكي.

س3: ماذا يحدث إذا تجاوزت \"عمر الأرضية\" البالغ 7 أيام بعد فتح كيس الحاجز للرطوبة؟

ج: يمكن أن تمتص عبوة LED الرطوبة من الهواء. أثناء لحام إعادة التدفق اللاحق، يمكن أن تتحول هذه الرطوبة بسرعة إلى بخار، مما يتسبب في انفصال داخلي أو تشقق (\"انفجار الفشار\"). لمنع ذلك، يلزم خبز لمدة 24 ساعة عند 60°C لطرد الرطوبة قبل اللحام.

س4: كيف أفسر \"الرتبة\" (CAT) لشدة الإضاءة على الملصق؟

ج: تشير الرتبة إلى أي صندوق فرز محدد مسبقًا للسطوع يندرج تحته المصباح LED. يسمح ذلك للمصنعين باختيار مصابيح LED بحد أدنى مضمون من السطوع لتحقيق الاتساق في منتجاتهم، على الرغم من أن حدود الفرز المحددة غير مذكورة في ورقة البيانات العامة هذه.

10. مثال عملي لحالة استخدام

السيناريو: تصميم مؤشر حالة ثنائي اللون لموجه شبكة استهلاكي.

يحتاج الجهاز إلى مصباح LED واحد لإظهار الطاقة (أزرق ثابت) ونشاط الشبكة (أحمر وامض). يُعد 19-226 خيارًا مثاليًا. سيتضمن التصميم دوائر تشغيل منفصلة (مثل دبابيس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة)، لكل منها مقاومها التسلسلي المحسوب لتيار تشغيل 20 مللي أمبير. لمصدر طاقة 5 فولت: R_blue= (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 أوم (استخدم القيمة القياسية 82Ω أو 100Ω). R_red= (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 أوم (استخدم 150Ω). يسمح الحجم المضغوط بوضعه بجوار منفذ RJ45. تضمن زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة رؤية الحالة من زوايا مختلفة. سيتم فرض إجراءات التعامل الصارمة مع ESD أثناء التجميع بسبب الشريحة الزرقاء الحساسة.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

ثنائيات الإضاءة (LEDs) هي أجهزة شبه موصلة تشع الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات من المنطقة من النوع n مع الفجوات من المنطقة من النوع p في الطبقة النشطة. تُطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يُحدد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة المستخدمة. تستخدم شريحة R6 هيكل فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم (AlGaInP)، وهو فعال لإنتاج الضوء الأحمر والعنبر. تستخدم شريحة BH نتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، والذي يُستخدم عادةً لمصابيح LED الزرقاء والخضراء والبيضاء. تعمل عبوة راتنج الإيبوكسي الشفافة تمامًا على حماية الشريحة شبه الموصلة، وتوفير الدعم الميكانيكي لأسلاك الربط، وتعمل كعدسة أولية لتشكيل إخراج الضوء.

12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

يمثل 19-226 منتجًا ناضجًا في سوق مصابيح LED من نوع SMD. تركز اتجاهات الصناعة الحالية على عدة مجالات رئيسية تتجاوز مواصفات هذا الجهاز:زيادة الكفاءة (لومن/واط):تستمر تصميمات ومواد الشرائح الأحدث في دفع الفعالية الضوئية إلى مستويات أعلى.مؤشر تجسيد اللون الأعلى (CRI):خاصةً لمصابيح LED البيضاء وتطبيقات الإضاءة.التصغير:أحجام عبوات أصغر (مثل 01005، مصابيح LED الدقيقة) للشاشات فائقة الكثافة.المشغلات المدمجة:مصابيح LED ذات مشغلات تيار ثابت مدمجة أو دوائر تحكم (مصابيح LED الذكية).تحسين الأداء الحراري:عبوات مصممة لاستخراج الحرارة بشكل أفضل، مما يسمح بتيارات تشغيل أعلى وعمر أطول.توسيع الأطوال الموجية:تطوير مصابيح LED فوق بنفسجية عميقة وأشعة تحت حمراء أكثر كفاءة لتطبيقات الاستشعار والتعقيم. بينما قد لا يتضمن 19-226 أحدث التطورات في ذروة الكفاءة، فإن مزيجه من الأداء الموثوق، والإخراج ثنائي اللون، والتعبئة القوية، والامتثال الكامل للمعايير البيئية العالمية يضمن استمرار أهميته في مجموعة واسعة من تطبيقات مؤشرات الإلكترونيات والإضاءة الخلفية عالية الحجم والحساسة للتكلفة.