ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء السطحي 23-23B - متعدد الألوان (أحمر/أخضر/أزرق) - 3.2x2.8x1.9مم - 3.3 فولت - 20 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

ثنائي LED 23-23B هو جهاز سطحي التثبيت (SMD) مدمج مصمم لتطبيقات لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة. إنه أصغر بكثير من ثنائيات LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح تقليل حجم اللوحة، وزيادة كثافة التعبئة، وفي النهاية تصغير حجم المعدات النهائية. يجعل بناؤه خفيف الوزن منه مثاليًا للتطبيقات المصغرة والمقيدة بالمساحة.

تتوفر السلسلة بألوان متعددة من خلال مواد شريحة مختلفة: الأحمر اللامع (كود R6، شريحة AlGaInP)، والأخضر اللامع (كود GH، شريحة InGaN)، والأزرق (كود BH، شريحة InGaN). تتميز جميع المتغيرات بغلاف من الراتنج الشفاف كالماء. المنتج متوافق مع معايير الصناعة الرئيسية بما في ذلك RoHS، وEU REACH، وهو خالٍ من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). يتم توريده على شريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، متوافق مع معدات التركيب الآلي القياسية.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم تحديد جميع التصنيفات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. قد يتسبب تجاوز هذه الحدود في حدوث تلف دائم.

• الجهد العكسي (VR):5 فولت (جميع الرموز).
• التيار الأمامي (IF):25 مللي أمبير لـ R6 (أحمر)، 20 مللي أمبير لـ GH (أخضر) و BH (أزرق).
• تيار الذروة الأمامي (IFP):دورة عمل 1/10 @ 1 كيلو هرتز. 60 مللي أمبير لـ R6، 75 مللي أمبير لـ GH و BH.
• تبديد الطاقة (Pd):60 ملي واط لـ R6، 95 ملي واط لـ GH و BH.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):2000 فولت لـ R6، 150 فولت لـ GH و BH. يشير هذا إلى أن LED الأحمر يتمتع بمتانة أعلى متأصلة ضد ESD.
• درجة حرارة التشغيل (Topr):-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• درجة حرارة التخزين (Tstg):-40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام (Tsol):لحام إعادة التدفق: ذروة 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى. اللحام اليدوي: 350 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس القيم النموذجية عند Ta=25 درجة مئوية مع IF=20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. تحدد القيم الدنيا/القصوى حدود المواصفات.

• شدة الإضاءة (Iv):
  • R6 (أحمر): نموذجي 100 ملي كانديلا، أدنى 72 ملي كانديلا.
  • GH (أخضر): نموذجي 200 ملي كانديلا، أدنى 140 ملي كانديلا.
  • BH (أزرق): نموذجي 65 ملي كانديلا، أدنى 45 ملي كانديلا.
  • التسامح:±11%.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):نموذجي 130 درجة (جميع الرموز).
• طول موجة الذروة (λp):
  • R6: 632 نانومتر.
  • GH: 518 نانومتر.
  • BH: 468 نانومتر.
• الطول الموجي السائد (λd):
  • R6: 624 نانومتر.
  • GH: 525 نانومتر.
  • BH: 470 نانومتر.
• عرض نطاق الطيف الإشعاعي (Δλ):
  • R6: 20 نانومتر.
  • GH: 35 نانومتر.
  • BH: 25 نانومتر.
• الجهد الأمامي (VF) @ IF=20mA:
  • R6: 2.0 فولت نموذجي. (1.7 فولت أدنى، 2.4 فولت أقصى)
  • GH/BH: 3.3 فولت نموذجي. (2.7 فولت أدنى، 3.7 فولت أقصى)
• التيار العكسي (IR) @ VR=5V:
  • R6: 10 ميكرو أمبير كحد أقصى.
  • GH/BH: 50 ميكرو أمبير كحد أقصى.

3. شرح نظام التصنيف

يستخدم المنتج نظام تسمية شامل للتتبع والفرز حسب الأداء، كما هو موضح على ملصق البكرة.

• CAT:يشير إلى رتبة شدة الإضاءة.
• HUE:يشير إلى إحداثيات اللون ورتبة الطول الموجي السائد.
• REF:يحدد رتبة الجهد الأمامي.
• رقم الدفعة (LOT No):رقم دفعة فريد للتتبع التصنيعي.

يسمح هذا التصنيف للمصممين باختيار ثنائيات LED ذات معلمات كهربائية وبصرية مجمعة بإحكام لأداء متسق في تطبيقهم.

4. تحليل منحنى الأداء

تتضمن ورقة البيانات منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية لكل رمز LED (R6، GH، BH). بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن مثل هذه المنحنيات توضح عادة العلاقة بين:

• التيار الأمامي (IF) مقابل الجهد الأمامي (VF):يوضح خاصية IV للثنائي، وهي حاسمة لتصميم السائق.
• التيار الأمامي (IF) مقابل شدة الإضاءة (Iv):يوضح كيف يتدرج إخراج الضوء مع التيار، مما يشير إلى الخطية ونقاط التشبع.
• درجة الحرارة المحيطة (Ta) مقابل شدة الإضاءة النسبية:يوضح تقليل تصنيف إخراج الضوء مع زيادة درجة الحرارة.
• توزيع الطيف:يصور الطاقة النسبية المنبعثة عبر الأطوال الموجية، مؤكدًا أطوال موجات الذروة والسائدة.

هذه المنحنيات ضرورية لفهم سلوك الجهاز في ظل ظروف غير قياسية (تيارات مختلفة، درجات حرارة) ولتحسين تصميم الدائرة.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتمتع LED ببصمة SMD مدمجة. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر، تسامح ±0.1 مم ما لم يُحدد خلاف ذلك):

• الحجم الإجمالي: حوالي 3.2 مم (طول) × 2.8 مم (عرض) × 1.9 مم (ارتفاع).
• يتم تحديد حجم وتباعد وسادة الطرفية للحام موثوق.
• يتم عادةً تمييز الكاثود على العبوة.

5.2 تحديد القطبية

يتميز المكون بعلامة قطبية (على الأرجح شق، حافة مائلة، أو نقطة) لتحديد طرف الكاثود. التوجيه الصحيح إلزامي أثناء التجميع لضمان الوظيفة الصحيحة وتجنب تلف الانحياز العكسي.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق

يتم تحديد ملف تعريف إعادة التدفق الخالي من الرصاص:

• التسخين المسبق:150–200 درجة مئوية لمدة 60–120 ثانية.
• الوقت فوق السائل (217 درجة مئوية):60–150 ثانية.
• درجة حرارة الذروة:260 درجة مئوية كحد أقصى.
• الوقت عند الذروة:10 ثوانٍ كحد أقصى.
• معدل التسخين:6 درجات مئوية/ثانية كحد أقصى حتى 255 درجة مئوية.
• الوقت فوق 255 درجة مئوية:30 ثانية كحد أقصى.
• معدل التبريد:3 درجات مئوية/ثانية كحد أقصى.
• الحد:يجب ألا يتم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا:

• استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف < 350 درجة مئوية.
• قم بتطبيق الحرارة على كل طرف لمدة ≤ 3 ثوانٍ.
• استخدم مكواة بقوة ≤ 25 واط.
• اسمح بفترات ≥ 2 ثانية بين لحام كل طرف.
• توخ الحذر حيث يحدث التلف غالبًا أثناء اللحام اليدوي.

6.3 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة المكونات في أكياس حاجزة مقاومة للرطوبة مع مجفف.

• قبل الفتح:قم بالتخزين عند ≤ 30 درجة مئوية و ≤ 90% رطوبة نسبية.
• بعد الفتح:"عمر الأرضية" هو سنة واحدة عند ≤ 30 درجة مئوية و ≤ 60% رطوبة نسبية. يجب إعادة إغلاق الأجزاء غير المستخدمة في تغليف مقاوم للرطوبة.
• التجفيف:إذا تغير لون مؤشر المجفف أو تم تجاوز وقت التخزين، قم بالتجفيف عند 60 ±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

6.4 احتياطات

• حماية التيار:مقاومة خارجية محددة للتيار إلزامية. الـ LED هو جهاز يعمل بالتيار؛ يمكن أن يتسبب تغير بسيط في الجهد في حدوث طفرة تيار كبيرة تؤدي إلى الاحتراق.
• تجنب الإجهاد:لا تطبق إجهادًا ميكانيكيًا على الـ LED أثناء التسخين (اللحام) أو عن طريق انحناء لوحة الدوائر المطبوعة بعد ذلك.
• الإصلاح:غير موصى به بعد اللحام. إذا كان لا مفر منه، استخدم مكواة لحام مزدوجة الرأس لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد ورفع المكون دون إجهاد جانب واحد. تحقق من الخصائص بعد الإصلاح.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

• الشريط الحامل:عرض 8 مم.
• البكرة:قطر 7 بوصات (178 مم).
• الكمية لكل بكرة:2000 قطعة.
• كيس الحاجز ضد الرطوبة:كيفية رقائق الألومنيوم يحتوي على مجفف وبطاقة مؤشر الرطوبة.

7.2 قاعدة ترقيم الموديل

رقم الجزء23-23B/R6GHBHC-A01/2Aيمكن تفسيره على النحو التالي:

• 23-23B:نوع العبوة الأساسي والحجم.
• /R6GHBHC:يشير إلى تكوين الشريحة/اللون المحدد (على الأرجح مزيج أو اختيار من R6، GH، BH).
• -A01/2A:كود داخلي للتصنيف، الإصدار، أو سمات أخرى.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:لوحات القيادة، المفاتيح، والرموز في الإلكترونيات الاستهلاكية والسيارات.
• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في الهواتف وآلات الفاكس.
• الإضاءة الخلفية المسطحة للشاشات البلورية السائلة:للشاشات الصغيرة.
• الاستخدام العام كمؤشر:أضواء الحالة، مؤشرات الطاقة، إلخ، في الأجهزة الإلكترونية المختلفة.

8.2 اعتبارات التصميم

• دائرة السائق:استخدم دائمًا مصدر تيار ثابت أو مصدر جهد مع مقاومة متسلسلة. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_supply - VF_LED) / IF، مع مراعاة أقصى VF لضمان ألا يتجاوز التيار أبدًا التصنيف الأقصى المطلق.
• الإدارة الحرارية:بينما تبديد الطاقة منخفض، تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في لوحة الدوائر المطبوعة أو فتحات حرارية إذا كان التشغيل عند درجات حرارة محيطة عالية أو دورات عمل عالية للحفاظ على الأداء والعمر الطويل.
• حماية ESD:نفذ إجراءات حماية ESD على خطوط لوحة الدوائر المطبوعة المتصلة بأطراف الـ LED، خاصةً لمتغيرات الأخضر والأزرق (GH/BH) الأكثر حساسية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

تقدم سلسلة 23-23B مزايا مميزة:

• مقارنة بـ LED الرصاصي الأكبر:تقليل كبير في البصمة والوزن، مما يتيح التصغير والتجميع الآلي.
• مقارنة بـ SMD LED الأخرى:المزيج المحدد لزاوية رؤية 130 درجة، والعبوة الشفافة، وخيارات الألوان المتعددة المقدمة (أحمر، أخضر، أزرق) من مخطط عبوة واحد يناسب التطبيقات التي تتطلب تمييز الألوان أو مزج RGB.
• الامتثال:امتثاله لـ RoHS، وREACH، والخالي من الهالوجين يمثل ميزة حاسمة للمنتجات التي تستهدف الأسواق العالمية ذات اللوائح البيئية الصارمة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 ما قيمة المقاومة التي يجب استخدامها مع مصدر طاقة 5 فولت لثنائي LED الأخضر (GH)؟

باستخدام VF النموذجي 3.3 فولت و IF 20 مللي أمبير: R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85 أوم. لضمان التشغيل الآمن في أسوأ الظروف (أدنى VF = 2.7 فولت)، أعد الحساب للحد من أقصى تيار: R_min = (5V - 2.7V) / 0.02A = 115 أوم. استخدام مقاومة قياسية 120 أوم سيكون خيارًا آمنًا، مما يؤدي إلى تيار نموذجي ~14 مللي أمبير ((5-3.3)/120).

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بإشارة PWM للتعتيم؟

نعم، تعتيم PWM هو طريقة فعالة. تأكد من أن تيار الذروة في النبضة لا يتجاوز تصنيف تيار الذروة الأمامي (IFP) (75 مللي أمبير لـ GH/BH، 60 مللي أمبير لـ R6). يجب أن يكون التردد مرتفعًا بدرجة كافية لتجنب الوميض المرئي (عادةً >100 هرتز).

10.3 لماذا يختلف تصنيف ESD لـ LED الأحمر مقارنة بالأخضر/الأزرق؟

يستخدم LED الأحمر مادة أشباه الموصلات AlGaInP، والتي تتمتع عمومًا ببنية بلورية أكثر متانة ضد التفريغ الكهروستاتيكي مقارنة بمادة InGaN المستخدمة في ثنائيات LED الخضراء والزرقاء. هذه سمة شائعة في الصناعة، مما يستلزم احتياطات معالجة ESD أكثر صرامة لمتغيرات الأخضر والأزرق.

10.4 ماذا يعني "راتنج شفاف كالماء" بالنسبة لإخراج الضوء؟

"شفاف كالماء" يعني أن المادة الراتنجية المغلفة غير منتشرة وشفافة. يؤدي هذا إلى شعاع أكثر تركيزًا وكثافة مع زاوية رؤية محددة جيدًا (130° في هذه الحالة)، على عكس الراتنج "الحليبي" أو المنتشر الذي يبعثر الضوء لمظهر أوسع وأكثر نعومة.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم لوحة مؤشر متعددة الحالات

يحتاج مصمم إلى مؤشرات أحمر (طاقة/عطل)، أخضر (جاهز/تشغيل)، وأزرق (نشط/اتصال) على لوحة تحكم جهاز استهلاكي صغير. باستخدام سلسلة 23-23B في رموز R6، GH، و BH يضمن:

• بصمة موحدة:تشارك الألوان الثلاثة نفس نمط أرضية لوحة الدوائر المطبوعة، مما يبسط التخطيط والتجميع.
• زاوية رؤية متسقة:جميع ثنائيات LED لها نفس زاوية الرؤية 130 درجة، مما يوفر مظهرًا بصريًا موحدًا من زوايا مختلفة.
• قائمة المواد المبسطة:يمكن استخدام دوائر سائق مماثلة، مع تعديل قيمة المقاومة المحددة للتيار قليلاً فقط بناءً على جهود الأمامية المختلفة (أحمر ~2.0 فولت، أخضر/أزرق ~3.3 فولت).
• الامتثال:تفي سلسلة المكون الواحدة بجميع اللوائح البيئية اللازمة للسوق المستهدف.

12. مقدمة عن المبدأ

ثنائيات الضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء عندما يمر تيار كهربائي عبرها. تحدث هذه الظاهرة، المسماة بالتلألؤ الكهربائي، عندما تتحد الإلكترونات مع فجوات الإلكترون داخل الجهاز، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد لون الضوء المنبعث من خلال فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات المستخدمة:

• AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم):يستخدم لـ LED R6 (أحمر)، ينتج نظام المادة هذا الضوء في طيف الأحمر إلى البرتقالي المصفر. يتم ضبط التركيب المحدد لطول موجي سائد 624 نانومتر (أحمر).
• InGaN (نتريد الغاليوم الإنديوم):يستخدم لـ LED GH (أخضر) و BH (أزرق). من خلال تغيير نسبة الإنديوم/الغاليوم، يمكن ضبط فجوة النطاق الطاقي لبعث الضوء الأخضر (~525 نانومتر) أو الأزرق (~470 نانومتر). تشكل تقنية InGaN أيضًا أساس ثنائيات LED البيضاء، التي تستخدم شريحة LED زرقاء مدمجة مع طلاء فسفوري.

تحمي عبوة SMD الشريحة شبه الموصلة الهشة، وتوفر نقاط التلامس الكهربائية (الأنود والكاثود)، وتتضمن عدسة (مشكلة بواسطة الراتنج الشفاف) للتحكم في نمط إخراج الضوء.

13. اتجاهات التطور

يتم دفع تطور ثنائيات LED السطحية مثل 23-23B من خلال عدة اتجاهات رئيسية في الإلكترونيات:

• زيادة الكفاءة (لومن لكل واط):تؤدي التحسينات المستمرة في علوم المواد وتصميم الشرائح إلى شدة إضاءة أعلى لنفس تيار الإدخال، مما يقلل استهلاك الطاقة والحمل الحراري.
• التصغير:يستمر السعي نحو أجهزة أصغر، مما يؤدي إلى أحجام عبوات أصغر (مثل رموز 2016، 1608، 1005 المترية) مع الحفاظ على الأداء البصري أو تحسينه.
• تحسين اتساق اللون والتصنيف:أصبحت عمليات التصنيع أكثر دقة، مما ينتج تصنيفات أكثر إحكامًا لشدة الإضاءة، والطول الموجي، والجهد الأمامي. هذا يقلل الحاجة إلى معايرة الدائرة في التطبيقات الحساسة للألوان.
• موثوقية وعمر تشغيلي أعلى:تعزز التطورات في مواد التغليف (راتنج الإيبوكسي، السيليكون) وتقنيات تثبيت الشريحة المقاومة للدورات الحرارية، والرطوبة، وغيرها من الضغوط البيئية، مما يطيل العمر التشغيلي.
• التكامل:تشمل الاتجاهات دمج شرائح LED متعددة (مثل RGB) في عبوة واحدة مع دوائر متكاملة تحكم مدمجة، مما يخلق وحدات LED ذكية تبسط تصميم النظام.

يمثل 23-23B مكونًا ناضجًا وموثوقًا في هذا التقدم التكنولوجي المستمر، متوازنًا بين الأداء، والحجم، والتكلفة لمجموعة واسعة من تطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية.