ورقة بيانات LED SMD 16-916/T1D-AP1Q2QY/3T - عبوة 1.6x0.8x0.35mm - جهد 2.7-3.2 فولت - لون أبيض - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 16-916/T1D-AP1Q2QY/3T مصباح LED صغيرًا جدًا ومثبتًا على السطح، مُصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب التصغير والموثوقية العالية. يستخدم هذا المصباح ذو اللون الأبيض النقي تقنية شريحة InGaN مُغلّفة براتنج أصفر مُشتت. تكمن ميزته الأساسية في بصمته المادية المُخفضة بشكل كبير مقارنة بمكونات الإطار الرصاصي التقليدية، مما يتيح كثافة تركيب أعلى على لوحات الدوائر المطبوعة، ويقلل من متطلبات التخزين، ويساهم في النهاية في تصاميم نهائية للمنتجات أصغر حجمًا. كما أن بنيته الخفيفة الوزن تجعله مثاليًا للتطبيقات المحمولة والمصغرة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم تحديد الجهاز للعمل تحت الظروف القصوى المطلقة التالية، والتي إذا تجاوزها قد يحدث تلف دائم. جهد الانعكاس (VR) مقدر بـ 5 فولت. يجب ألا يتجاوز التيار الأمامي المستمر (IF) 25 مللي أمبير. بالنسبة للعمل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروي (IFP) قدره 100 مللي أمبير تحت دورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلوهرتز. أقصى تبديد للطاقة (Pd) هو 95 ملي واط. يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr) من -40°C إلى +85°C، بينما يكون نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg) أوسع قليلاً من -40°C إلى +90°C. يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهروستاتيكي (ESD) بقيمة 150 فولت وفقًا لنموذج جسم الإنسان (HBM). تم تحديد حدود درجة حرارة اللحام لكل من عمليات إعادة التدفق (260°C لمدة 10 ثوانٍ) واللحام اليدوي (350°C لمدة 3 ثوانٍ).

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس معلمات الأداء الرئيسية عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C. تتراوح شدة الإضاءة (Iv) بشكل نموذجي، مع حد أدنى 45 ميكروكانديلا وحد أقصى 112 ميكروكانديلا عند تيار أمامي (IF) قدره 5 مللي أمبير. زاوية الرؤية (2θ1/2) هي عادة 130 درجة، مما يوفر مجال إضاءة واسعًا. يتراوح الجهد الأمامي (VF) من 2.7 فولت إلى 3.2 فولت تحت نفس حالة 5 مللي أمبير. يتم تحديد التيار العكسي (IR) بحد أقصى 50 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. تمت ملاحظة التسامحات لشدة الإضاءة والجهد الأمامي على أنها ±11% و ±0.05 فولت على التوالي.

3. شرح نظام التصنيف

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند IF=5mA. وهذا يضمن اتساق السطوع في دفعات الإنتاج. رموز المجموعات ونطاقات الشدة الدنيا والعليا المقابلة لها هي: P1 (45.0-57.0 mcd)، P2 (57.0-72.0 mcd)، Q1 (72.0-90.0 mcd)، و Q2 (90.0-112.0 mcd).

3.2 تصنيف الجهد الأمامي

وبالمثل، يتم تصنيف الأجهزة حسب الجهد الأمامي للمساعدة في تصميم الدائرة، خاصة لحساب مقاومة تحديد التيار. يتم تجميع الجهد تحت الرمز 'Q' مع مجموعات فرعية: 29 (2.7-2.8V)، 30 (2.8-2.9V)، 31 (2.9-3.0V)، 32 (2.9-3.0V)، و 33 (3.1-3.2V)، وكلها مقاسة عند IF=5mA.

3.3 تصنيف إحداثيات اللونية

لضمان اتساق اللون، يتم تصنيف مصابيح LED البيضاء إلى مجموعات لونية (المجموعة أ، الرموز 1-6) محددة بواسطة رباعيات إحداثيات CIE 1931 (x, y) محددة على مخطط اللونية. يضمن هذا التصنيف، بتسامح ±0.01، أن يقع الضوء الأبيض المنبعث ضمن مساحة لونية مُتحكم فيها، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توفر رؤية أعمق لسلوك LED تحت ظروف متغيرة. يُظهر منحنى تخفيض التيار الأمامي كيف ينخفض الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، وهو أمر أساسي لإدارة الحرارة. يوضح منحنى شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة الانخفاض النموذجي في إخراج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة. يوضح رسم شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي العلاقة غير الخطية بين تيار القيادة والسطوع. يصف مخطط توزيع الطيف توزيع القدرة الطيفية للضوء الأبيض المنبعث. يصور رسم إشعاع نموذجي نمط توزيع الشدة المكانية. يُظهر منحنى الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي خاصية IV للدايود.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يحتوي LED على عبوة SMD مدمجة. الحد الأقصى للارتفاع الكلي هو 0.35 مم. يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة، تشمل طول وعرض الجسم، أحجام وسادات الأقطاب الكهربائية، وأبعاد نمط المساحة الموصى بها على PCB. التسامحات هي عادة ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تخطيط الوسادة المقترح هو للاسترشاد ويجب تعديله بناءً على متطلبات عملية التجميع المحددة.

5.2 تحديد القطبية

يتميز المكون بعلامات أو عدم تناسق هيكلي للإشارة إلى أطراف الكاثود والأنود، وهو أمر بالغ الأهمية للتوجيه الصحيح أثناء التجميع لضمان وظيفة الدائرة المناسبة.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

تم تحديد ملف تعريف درجة حرارة لحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص بالتفصيل. تشمل المعلمات الرئيسية: مرحلة تسخين أولية بين 150-200°C لمدة 60-120 ثانية، وقت فوق السائل (217°C) من 60-150 ثانية، درجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ، ومعدلات تسخين وتبريد مُتحكم بها (مثل، تبريد بحد أقصى 3°C/ثانية). لا ينبغي إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين.

6.2 اللحام اليدوي

للإصلاح اليدوي أو النماذج الأولية، يُسمح باللحام اليدوي مع احتياطات محددة. يجب أن تكون درجة حرارة طرف مكواة اللحام أقل من 350°C، ويتم تطبيقها لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ لكل طرف. يجب أن تكون سعة المكواة 25 واط أو أقل. يجب ترك فاصل زمني لا يقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف لمنع التلف الحراري.

6.3 التخزين والتعامل

مصابيح LED حساسة للرطوبة والتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). قبل الفتح، يجب تخزين الكيس المقاوم للرطوبة عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. بعد الفتح، يكون للمكونات عمر تخزين أرضي لمدة سنة واحدة تحت ظروف ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يجب إعادة إغلاق الأجزاء غير المستخدمة في تغليف مقاوم للرطوبة مع مجفف. إذا تم تجاوز ظروف التخزين المحددة أو تغير لون مؤشر المجفف، يلزم معالجة بالخبز عند 60±5°C لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات في شريط ناقل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم توفير أبعاد مفصلة لجيوب الشريط الناقل، والشريط الغطائي، والبكرة نفسها. تم تصميم التعبئة لتكون متوافقة مع معدات الاختيار والتركيب الآلية القياسية.

7.2 التعبئة المقاومة للرطوبة

يتم حماية البكرات بشكل إضافي داخل كيس رطوبة من رقائق الألومنيوم مع حزمة مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة للحفاظ على ظروف التخزين الجاف المحددة أثناء الشحن والتخزين.

7.3 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات رئيسية للتتبع والتطبيق الصحيح: رقم منتج العميل (CPN)، رقم المنتج (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، رتبة شدة الإضاءة (CAT)، إحداثيات اللونية (HUE)، رتبة الجهد الأمامي (REF)، ورقم الدفعة (LOT No).

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED مناسب جيدًا لتطبيقات متنوعة تشمل: معدات الاتصالات (كمؤشرات حالة وإضاءة خلفية للأزرار في الهواتف وآلات الفاكس)، الإضاءة الخلفية المسطحة للوحات LCD الصغيرة، الإضاءة الخلفية للمفاتيح والرموز على لوحات التحكم، وتطبيقات المؤشرات العامة حيث تكون هناك حاجة لمصدر ضوء أبيض صغير ومشرق.

8.2 اعتبارات التصميم

تحديد التيار:مقاومة تحديد تيار خارجية إلزامية. للجهد الأمامي نطاق (2.7-3.2V)، وخاصية IV أسية، مما يعني أن زيادة صغيرة في الجهد يمكن أن تسبب زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار. يجب حساب قيمة المقاومة بناءً على جهد التغذية والحد الأقصى لتصنيف التيار الأمامي (25mA مستمر)، مع مراعاة أسوأ حالة للجهد الأمامي من معلومات التصنيف.

إدارة الحرارة:على الرغم من أن العبوة صغيرة، يجب مراعاة تبديد الطاقة (95mW كحد أقصى) وتخفيض التيار الأمامي مع درجة الحرارة في تخطيط PCB. يمكن أن تساعد مساحة النحاس الكافية حول الوسائد في تبديد الحرارة.

حماية ESD:كوحدة أشباه موصلات حساسة بتصنيف ESD يبلغ 150V (HBM)، يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع والتعامل.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يكمن التمييز الأساسي لهذا المكون في شكله فائق التصغير (ارتفاع أقصى 0.35 مم) وتصميمه المثبت على السطح، مما يوفر مزايا كبيرة مقارنة بمصابيح LED ذات الثقب في التجميع الآلي، وتوفير مساحة اللوحة، وملاءمته للأجهزة منخفضة الارتفاع. إن توفير معلومات تصنيف مفصلة للشدة والجهد واللونية يسمح بتحكم أشد في التصميم واتساق في الإنتاج الضخم مقارنة بالمكونات غير المصنفة أو المحددة بشكل فضفاض. يوفر اللون الأبيض النقي الناتج عن شريحة InGaN مع الفسفور الأصفر لونية مختلفة مقارنة بحلول الشريحة الزرقاء القديمة + الفسفور الأصفر أو تقنيات LED البيضاء الأخرى.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: لماذا تعتبر مقاومة تحديد التيار ضرورية تمامًا؟
ج: LED هو دايود بمنحنى IV غير خطي. تشغيله مباشرة من مصدر جهد بدون مقاومة متسلسلة سيحاول فرض تيار محدود فقط بسعة المصدر والمقاومة الداخلية للدايود، والتي تكون منخفضة جدًا بمجرد تجاوز الجهد الأمامي. من شبه المؤكد أن هذا سيتجاوز الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي البالغ 25mA، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة الفوري والفشل.

س: كيف أفسر رموز تصنيف شدة الإضاءة (P1، Q2، إلخ)؟
ج: تمثل هذه الرموز مجموعات مصنفة بناءً على إخراج الضوء المقاس. على سبيل المثال، تحديد "Q2" في الطلب يضمن أنك تتلقى مصابيح LED بشدة تتراوح بين 90.0 و 112.0 mcd عند 5mA. هذا أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا موحدًا عبر مؤشرات متعددة.

س: هل يمكنني استخدام هذا LED للإضاءة المستمرة، وليس فقط كمؤشر؟
ج: على الرغم من أنه ممكن، إلا أن تصميمه الأساسي هو للاستخدام كمؤشر. للإضاءة المستمرة، يكون التصميم الحراري الدقيق أكثر أهمية بسبب تبديد الطاقة المستمر. كما سينخفض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، كما هو موضح في منحنيات الأداء.

س: ماذا تعني تسمية "خالي من الرصاص" بالنسبة للحام؟
ج: تعني أن تشطيبات طرف الجهاز متوافقة مع سبائك اللحام الخالية من الرصاص، والتي عادة ما تكون لها نقاط انصهار أعلى من اللحام التقليدي القصديري-الرصاصي. لذلك، تم تصميم ملف إعادة التدفق المحدد بذروة 260°C لهذه العمليات ذات درجة الحرارة الأعلى.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم مؤشر حالة لجهاز محمول
يقوم مصمم بإنشاء وحدة بلوتوث مدمجة تتطلب مؤشر حالة طاقة/اتصال LED أبيض صغير ومشرق. تم اختيار LED 16-916 لارتفاعه الأدنى (0.35 مم) ليتناسب مع العلبة النحيفة للجهاز. يستخدم التصميم خط تغذية 3.3V. باستخدام أسوأ حالة للجهد الأمامي (Vf_max = 3.2V من المجموعة Q33) واستهداف تيار أمامي قدره 15mA (أقل بكثير من الحد الأقصى 25mA للموثوقية وعمر البطارية)، يتم حساب مقاومة تحديد التيار: R = (V_supply - Vf) / If = (3.3V - 3.2V) / 0.015A ≈ 6.67Ω. تم اختيار مقاومة قياسية 6.8Ω. تم تعديل نمط المساحة على PCB قليلاً من التخطيط المقترح ليتطابق مع قواعد DFM المحددة للمصمم. تحدد قائمة المواد (BOM) رموز المجموعات CAT (شدة الإضاءة) و HUE (اللونية) لضمان الاتساق البصري عبر وحدات الإنتاج.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعمل هذا LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في دايود أشباه الموصلات. النواة هي شريحة InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد التقاطع للدايود (حوالي 2.7-3.2V)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة وتتحد. في LED أبيض، ينتج عن هذا الاتحاد في طبقة InGaN بشكل أساسي ضوء أزرق. ثم يحفز هذا الضوء الأزرق طلاء فسفور أصفر (موجود داخل التغليف الراتنجي الأصفر المشتت). يؤدي مزيج الضوء الأزرق غير المحول والضوء الأصفر المنخفض التحويل من الفسفور إلى إدراك العين البشرية للضوء الأبيض. يساعد الراتنج المشتت على تشتيت الضوء، مما يساهم في زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يعكس تطوير مكونات مثل LED 16-916 اتجاهات أوسع في الإلكترونيات: الاستمرار في التصغير، وزيادة الكفاءة، وتعزيز الوظائف في عبوات أصغر. يمثل استخدام تقنية InGaN لمصابيح LED البيضاء تقدمًا في الإضاءة ذات الحالة الصلبة، حيث تقدم جودة عرض ألوان وكفاءة جيدة. يسلط التصنيف التفصيلي والمواصفات للتجميع الآلي الضوء على تحرك الصناعة نحو دقة واتساق أعلى للإنتاج الضخم. يتم دفع التركيز على الامتثال لخالي من الرصاص و RoHS بواسطة اللوائح البيئية العالمية. قد تشمل الاتجاهات المستقبلية أحجام عبوات أصغر، وفعالية إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل وحدة طاقة كهربائية)، وتسامحات لونية وشدة أشد، وربما دمج إلكترونيات القيادة أو رقائق متعددة داخل عبوة واحدة لتطبيقات الإضاءة الذكية. تؤكد احتياطات التعامل والتخزين على التحدي المستمر المتمثل في إدارة حساسية الرطوبة في أجهزة الإلكترونيات الدقيقة المغلفة بالبلاستيك الأصغر حجمًا باستمرار.