ورقة بيانات LED SMD 19-219/T3D-AQ2R2TY/3T - الحجم 1.6x0.8x0.77mm - الجهد 2.6-3.0V - الطاقة 95mW - اللون الأبيض النقي - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LED 19-219/T3D-AQ2R2TY/3T جهازًا مضغوطًا من نوع LED ذو تركيب سطحي (SMD)، مُصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب إضاءة مؤشر وإضاءة خلفية موثوقة. يُصدر هذا LED أحادي اللون ضوءًا أبيض نقيًا، يتم تحقيقه من خلال شريحة InGaN مُغلّفة براتنج أصفر مُشتت. تشمل مزاياه الرئيسية بصمة مُصغرة بشكل كبير مقارنةً بـ LEDs ذات الإطار الرصاصي التقليدي، مما يتيح كثافة تعبئة أعلى على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs)، ويقلل من متطلبات التخزين، ويساهم في النهاية في تصغير حجم المعدات النهائية. المكون أيضًا خالٍ من الرصاص ومتوافق مع توجيهات RoHS، مما يجعله مناسبًا للتصميمات الواعية بالبيئة.

1.1 الميزات والمزايا الأساسية

• عبوة مُصغرة:يسمح الشكل الصغير (1.6 مم × 0.8 مم) بتخطيطات لوحة كثيفة ومنتجات نهائية أصغر حجمًا.
• التوافق مع الأتمتة:يتم توريده على شريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، وهو متوافق تمامًا مع معدات التجميع الآلي القياسية (pick-and-place).
• لحام قوي:متوافق مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري، مما يضمن تصنيعًا موثوقًا.
• الامتثال البيئي:المنتج خالٍ من الرصاص ويحافظ على الامتثال لأنظمة RoHS.
• خفيف الوزن:مثالي للتطبيقات المحمولة والمُصغرة حيث يكون الوزن عاملاً حاسمًا.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا LED متعدد الاستخدامات ويجد تطبيقًا في عدة مجالات رئيسية:

• الاتصالات:يُستخدم كمؤشرات حالة وإضاءة خلفية للأزرار والشاشات في الهواتف وآلات الفاكس.
• الإضاءة الخلفية للشاشات:مناسب للإضاءة الخلفية المسطحة لألواح LCD، وكذلك إضاءة الخلفية للمفاتيح والرموز.
• التنبيه للأغراض العامة:يمكن استخدامه في مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية، وضوابط الصناعية، وداخل السيارات حيث يكون هناك حاجة لمصدر ضوء أبيض مضغوط.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً للتصنيفات القصوى المطلقة والمعلمات التشغيلية الرئيسية للـ LED. يعد الالتزام بهذه الحدود أمرًا بالغ الأهمية لضمان الموثوقية طويلة المدى ومنع فشل الجهاز.

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل عند هذه الحدود أو بالقرب منها.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير. أقصى تيار مستمر للتشغيل المستمر.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير (عند دورة عمل 1/10، تردد 1 كيلو هرتز). هذا يسمح بنبضات قصيرة من تيار أعلى، مفيدة للتشغيل المتعدد أو النبضي.
• تبديد الطاقة (P_d):95 ملي واط. أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها، وتحسب كـ V_F* I_F.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):150 فولت (نموذج جسم الإنسان). يجب اتباع إجراءات التعامل الصحيحة مع ESD أثناء التجميع والتعامل.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الموثوق.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40°C إلى +90°C.
• درجة حرارة اللحام:إعادة التدفق: 260°C كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ. اللحام اليدوي: 350°C كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25°C. يجب على المصممين استخدام القيم النموذجية (Typ.) للحسابات الأولية ولكن التصميم لاستيعاب النطاقات الدنيا/القصوى.

• شدة الإضاءة (I_v):90.0 - 180 ملي كانديلا (من الحد الأدنى إلى الأقصى، مُصنّف). تُقاس عند تيار أمامي (I_F) قدره 5 مللي أمبير. يتم إدارة النطاق الواسع من خلال نظام تصنيف مفصل لاحقًا.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة (نموذجي). تجعل هذه الزاوية الواسعة للرؤية LED مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة أو وضوح الرؤية من زوايا متعددة.
• الجهد الأمامي (V_F):2.6 فولت - 3.0 فولت (عند I_F=5 مللي أمبير). هذه المعلمة مُصنّفة أيضًا. يجب استخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع LED لضبط تيار التشغيل بناءً على جهد الإمداد و V_F range.
• التيار العكسي (I_R):50 ميكرو أمبير كحد أقصى (عند V_R=5 فولت). يشير هذا إلى مستوى تيار التسرب عندما يكون الجهاز في انحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق السطوع واللون في الإنتاج، يتم فرز LEDs إلى مجموعات بناءً على الأداء المقاس. يستخدم LED 19-219 ثلاثة معايير تصنيف متميزة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف LEDs إلى مجموعات (Q1, R1, R2) بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 5 مللي أمبير. هذا يسمح للمصممين باختيار درجة سطوع مناسبة لتطبيقهم، مما يضمن مظهرًا موحدًا في تصميمات LED المتعددة.

• المجموعة Q1:90.0 - 112 ملي كانديلا
• المجموعة R1:112 - 140 ملي كانديلا
• المجموعة R2:140 - 180 ملي كانديلا

3.2 تصنيف الجهد الأمامي

يتم أيضًا تصنيف LEDs حسب انخفاض الجهد الأمامي (V_F) عند 5 مللي أمبير. يمكن أن يساعد مطابقة مجموعات V_Fفي تحقيق توزيع تيار أكثر توازنًا عند توصيل LEDs على التوازي.

• المجموعة 28:2.6 فولت - 2.7 فولت
• المجموعة 29:2.7 فولت - 2.8 فولت
• المجموعة 30:2.8 فولت - 2.9 فولت
• المجموعة 31:2.9 فولت - 3.0 فولت

3.3 تصنيف إحداثيات اللونية

بالنسبة لـ LEDs البيضاء، يعد اتساق اللون أمرًا بالغ الأهمية. يتم تصنيف المنتجات إلى ست مجموعات (1-6) بناءً على إحداثيات اللونية CIE 1931 (x, y)، المقاسة عند I_F=5 مللي أمبير. تحدد كل مجموعة منطقة رباعية على مخطط CIE. تتطلب المواصفات تسامحًا يبلغ ±0.01 في الإحداثيات. يعد اختيار LEDs من نفس مجموعة اللونية أمرًا ضروريًا للتطبيقات حيث يكون مطابقة الألوان مهمًا.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح سلوك LED تحت ظروف مختلفة. يعد فهم هذه المنحنيات مفتاحًا لتصميم الدائرة الأمثل.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يُظهر هذا المنحنى العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد. يزداد الجهد الأمامي مع زيادة التيار. المنحنى ضروري لاختيار قيمة المقاومة المحددة للتيار المناسبة. يمكن أن يؤدي تغيير صغير في الجهد إلى تغيير كبير في التيار، مما يسلط الضوء على ضرورة تنظيم التيار.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا الرسم البياني أن ناتج الضوء يتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي ضمن نطاق التشغيل. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند تيارات عالية جدًا بسبب زيادة الحرارة.

4.3 شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة

ينخفض ناتج ضوء LED مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يقوم هذا المنحنى بتحديد هذا الانخفاض. بالنسبة للبيئات عالية الحرارة أو التشغيل عالي الطاقة، يجب مراعاة إدارة الحرارة للحفاظ على السطوع.

4.4 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يحدد هذا المنحنى أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع زيادة درجة الحرارة، يجب تقليل التيار الأقصى لمنع تجاوز حد تبديد طاقة الجهاز وضمان الموثوقية.

4.5 توزيع الطيف

يُظهر منحنى الناتج الطيفي الشدة النسبية عبر الأطوال الموجية لهذا LED الأبيض. يتميز عادةً بقمة زرقاء من شريحة InGaN وانبعاث أصفر أوسع من الفوسفور، مما يجتمع لإنتاج الضوء الأبيض.

4.6 مخطط الإشعاع

يمثل هذا الرسم البياني القطبي التوزيع المكاني للضوء (نمط زاوية الرؤية) بشكل مرئي، مؤكدًا زاوية الرؤية النموذجية البالغة 130 درجة.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتمتع LED ببصمة مضغوطة تبلغ 1.6 مم (الطول) × 0.8 مم (العرض) بارتفاع نموذجي يبلغ 0.77 مم. تشمل الأبعاد الحرجة تباعد ومساحة اللحام. يتم توفير تخطيط لحام موصى به لضمان وصلة لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء إعادة التدفق. يتم تحديد القطب السالب بواسطة علامة محددة على وسادة اللحام أو زاوية مشطوفة في المنظر السفلي للعبوة.

5.2 تحديد القطبية

القطبية الصحيحة حيوية. يتم تمييز وسادة القطب السالب بوضوح في رسم العبوة. على الشريط الحامل، يتم أيضًا الإشارة إلى اتجاه القطبية لتوجيه معدات التجميع الآلي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

للحام الخالي من الرصاص، يجب اتباع ملف درجة حرارة محدد:

• التسخين المسبق:150-200°C لمدة 60-120 ثانية.
• الوقت فوق السائل (217°C):60-150 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى:260°C كحد أقصى، مع الاحتفاظ بها لمدة لا تزيد عن 10 ثوانٍ.
• معدل التسخين/التبريد:بحد أقصى 3°C/ثانية حتى 255°C، وبحد أقصى 6°C/ثانية بشكل عام.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فستكون هناك حاجة إلى عناية فائقة. استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف أقل من 350°C، مع تطبيق الحرارة على كل طرف لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ. يجب أن تكون قوة مكواة اللحام 25 واط أو أقل. اترك فترة لا تقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف لمنع الصدمة الحرارية.

6.3 التخزين وحساسية الرطوبة

يتم تعبئة LEDs في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف.

• قبل الفتح:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية (RH).
• بعد الفتح (العمر الافتراضي للاستخدام):سنة واحدة عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يجب إعادة إغلاق الأجزاء غير المستخدمة.
• التجفيف بالفرن:إذا تغير مؤشر المجفف أو تم تجاوز وقت التخزين، قم بالتجفيف بالفرن عند 60±5°C لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام في عملية إعادة التدفق.

6.4 احتياطات حرجة

• تحديد التيار:مقاومة على التوالي خارجية إلزامية. بدونها، يمكن أن تسبب التقلبات الطفيفة في جهد الإمداد طفرات تيار كبيرة مدمرة.
• الإجهاد الميكانيكي:تجنب تطبيق إجهاد على جسم LED أثناء اللحام أو في التطبيق النهائي. لا تشوه PCB بعد التجميع.
• الإصلاح:يُحذر بشدة من الإصلاح بعد اللحام. إذا كان لا مفر منه، فيجب استخدام مكواة لحام مزدوجة الرأس متخصصة لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد، مما يمنع الإجهاد الميكانيكي الناتج عن عدم تطابق التمدد الحراري.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات البكرة والشريط

يتم توريد المكونات على شريط حامل بعرض 8 مم ملفوف على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم توفير أبعاد مفصلة للبكرة والشريط الحامل للتأكد من التوافق مع معدات التجميع الآلي.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة رموز:

• P/N:رقم المنتج (مثال: 19-219/T3D-AQ2R2TY/3T).
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (مثال: Q1, R1, R2).
• HUE:إحداثيات اللونية ورتبة الطول الموجي السائد (مثال: 1-6).
• REF:رتبة الجهد الأمامي (مثال: 28-31).
• LOT No:رقم الدفعة القابل للتتبع.

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تصميم الدائرة

الجانب الأكثر أهمية في تشغيل هذا LED هو تنظيم التيار. مقاومة على التوالي بسيطة كافية للعديد من التطبيقات. يمكن حساب قيمة المقاومة (R_s) باستخدام قانون أوم: R_s= (V_supply- V_F) / I_F. استخدم دائمًا أقصى V_Fمن نطاق المجموعة لضمان ألا يتجاوز التيار I_Fالمطلوب عندما يكون V_supplyفي أقصى قيمة له. من أجل الاستقرار عبر درجات الحرارة أو مع جهد إمداد متغير، فكر في استخدام مشغل تيار ثابت.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، إلا أنه في درجات الحرارة المحيطة العالية أو المساحات المغلقة، يمكن أن ترتفع درجة حرارة الوصلة، مما يقلل من ناتج الضوء وعمر التشغيل. تأكد من تدفق هواء كافٍ أو تخفيف حراري في تخطيط PCB، خاصة إذا تم استخدام عدة LEDs معًا عن كثب.

8.3 التصميم البصري

توفر زاوية الرؤية البالغة 130 درجة إضاءة واسعة منتشرة. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب حزمة ضوئية أكثر تركيزًا، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات). يساعد الراتنج الأصفر المشتت في تحقيق مظهر إضاءة موحد.

9. المقارنة الفنية والتحديد

يندرج LED 19-219 ضمن فئة LEDs SMD فائقة التصغير. المميز الرئيسي له هو بصمته الصغيرة جدًا البالغة 1.6 مم × 0.8 مم، وهي أصغر من العبوات الشائعة مثل 0603 (1.6 مم × 0.8 مم متشابهة في المساحة ولكن غالبًا بشكل مختلف) أو 0805. هذا يجعله مثاليًا للتطبيقات المحدودة المساحة حيث يكون كل ملليمتر مربع مهمًا. مقارنةً بـ LEDs أكبر مثل PLCC أو ذات الثقب المار، فإنه يوفر كثافة تعبئة أعلى بكثير وهو ضروري للتجميع الآلي الحديث. يوفر اللون الأبيض النقي، المتحقق من خلال شريحة زرقاء وفوسفور أصفر، نقطة بيضاء محايدة إلى باردة مناسبة لاستخدام المؤشر والإضاءة الخلفية.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 لماذا تعتبر مقاومة تحديد التيار ضرورية تمامًا؟

LEDs هي ثنائيات ذات منحنى I-V شديد الانحدار في المنطقة الأمامية. يؤدي زيادة صغيرة في الجهد تتجاوز V_Fالاسمي إلى زيادة غير متناسبة في التيار، مما يمكن أن يدمر الجهاز على الفور بسبب ارتفاع درجة الحرارة. توفر المقاومة انخفاض جهد خطي يمكن التنبؤ به مما يثبت التيار.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 5 فولت؟

نعم، ولكن يجب عليك استخدام مقاومة على التوالي. على سبيل المثال، لتحقيق I_F=20 مللي أمبير مع V_Fبقيمة 3.0 فولت (الحد الأقصى)، ستكون قيمة المقاومة R = (5V - 3.0V) / 0.020A = 100 أوم. الطاقة المبددة في المقاومة ستكون P = I²R = (0.02^2)*100 = 0.04 واط، لذا فإن مقاومة قياسية 1/8 واط أو 1/10 واط كافية.

10.3 ماذا تعني رموز التصنيف لتصميمي؟

إذا كان تصميمك يستخدم عدة LEDs ويتطلب سطوعًا موحدًا، فيجب عليك تحديد LEDs من نفس مجموعة شدة الإضاءة (CAT) ومجموعة اللونية (HUE). إذا كنت تقوم بتشغيل LEDs على التوازي، فإن استخدام نفس مجموعة الجهد الأمامي (REF) يمكن أن يساعد في تحقيق توزيع تيار أكثر توازنًا، على الرغم أن المقاومات الفردية لكل LED لا تزال الطريقة الأكثر موثوقية.

10.4 ما مدى حساسية هذا LED لـ ESD؟

بتصنيف ESD يبلغ 150 فولت (HBM)، فإنه يتمتع بحساسية معتدلة. يجب مراعاة احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل: استخدم محطات عمل مؤرضة، وأسوار معصم، وحاويات موصلة. تساعد التعبئة الآلية بالشريط والبكرة في تقليل التعامل البشري إلى الحد الأدنى.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

11.1 دراسة حالة: لوحة مؤشر حالة متعددة LEDs

تخيل تصميم لوحة تحكم مضغوطة بها 12 مؤشر حالة أبيض. يتيح استخدام LED 19-219 وضعها على مسافة ضيقة جدًا. لضمان مظهر موحد، يحدد المصمم جميع LEDs من المجموعة R1 (112-140 ملي كانديلا) ومجموعة اللونية 3. يتم تشغيل كل LED بواسطة خط طاقة 5 فولت من خلال مقاومة على التوالي 150 أوم، مما يضبط التيار إلى حوالي 13 مللي أمبير (بافتراض V_F~ 3.0 فولت)، وهو ضمن الحد الأقصى البالغ 25 مللي أمبير ويوفر سطوعًا وافرًا مع تعظيم العمر الافتراضي. يتضمن تخطيط PCB هندسة وسادة اللحام الموصى بها ويوفر وصلات تخفيف حراري صغيرة للوسائد لتسهيل اللحام مع الحفاظ على مسار حراري جيد.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد هذا LED الأبيض على مبدأ أشباه الموصلات يسمى الإضاءة الكهربائية. النواة هي شريحة نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) التي تصدر ضوءًا أزرقًا عندما يتم تطبيق تيار أمامي عبر وصلة p-n الخاصة بها. يصطدم هذا الضوء الأزرق بعد ذلك بطبقة من الفوسفور الأصفر (جزيئات سيراميك) مضمنة في راتنج الإيبوكسي المغلف. يمتص الفوسفور جزءًا من الضوء الأزرق ويعيد إصداره كضوء أصفر. يدرك العين البشرية مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المحول كضوء أبيض. تحدد النسب المحددة لانبعاث الشريحة وكفاءة تحويل الفوسفور درجة حرارة اللون الدقيقة (دافئ، محايد، بارد) وإحداثيات اللونية للضوء الأبيض المنتج.

13. اتجاهات الصناعة والتطور

يستمر الاتجاه في LEDs المؤشر والإضاءة الخلفية بقوة نحو التصغير، وكفاءة أعلى، وتحسين اتساق اللون. تمثل عبوات مثل 19-219 الجهد المستمر لتقليل الحجم مع الحفاظ على الأداء البصري أو تحسينه. علاوة على ذلك، هناك دفع مستمر لموثوقية أعلى تحت نطاقات درجة حرارة أوسع وظروف بيئية أقسى لتلبية معايير السيارات والصناعة. أصبح الانتقال إلى المواد الخالية من الرصاص والمتوافقة مع RoHS معيارًا الآن. قد تشمل التطورات المستقبلية أشكالًا أصغر حجمًا، ودوائر مشغلة متكاملة داخل العبوة، و LEDs بدرجات حرارة لون قابلة للضبط لتطبيقات الإضاءة الذكية، على الرغم من أنه بالنسبة لأدوار المؤشر البسيطة، تظل التكنولوجيا الأساسية للشريحة الزرقاء + الفوسفور مهيمنة بسبب فعاليتها من حيث التكلفة وموثوقيتها.