وثيقة بيانات تقنية لمصباح LED SMD 19-21 أحمر عميق - الأبعاد 2.0x1.25x0.8 مم - الجهد 1.7-2.3 فولت - الطاقة 60 مللي واط

1. نظرة عامة على المنتج

تشرح هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED SMD أحمر عميق مضغوط بتنسيق عبوة 19-21. مصمم لعمليات التجميع الآلي الحديثة، يوفر هذا المكون مزايا كبيرة في استغلال مساحة اللوحة وتصغير التصميم. تطبيقه الأساسي كمؤشر أو مصدر إضاءة خلفية في مختلف الأجهزة الإلكترونية، مستفيدًا من سطوعه العالي وأدائه الموثوق في مساحة صغيرة.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

تنبع المزايا الرئيسية لهذا المصباح LED من بنيته كجهاز سطح تثبيت (SMD). مقارنة بالمكونات التقليدية ذات الأطراف (Leaded)، فإنه يتيح:

• تقليل حجم اللوحة وكثافة أعلى:تسمح العبوة الصغيرة 19-21 بوضع مكونات أكثر تقاربًا، مما يؤدي إلى تصميمات لوحات دوائر مطبوعة (PCB) أكثر إحكامًا.
• التوافق مع الأتمتة:يتم توريده على شريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، وهو متوافق تمامًا مع معدات اللصق والوضع عالية السرعة، مما يبسط عملية التصنيع.
• الامتثال البيئي:المنتج خالٍ من الرصاص، متوافق مع لوائح RoHS و REACH التابعة للاتحاد الأوروبي، ويستوفي معايير الخلو من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl <1500 جزء في المليون).
• لحام قوي:مناسب لكل من عمليات لحام الريفو بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا المصباح LED مناسب لمجموعة متنوعة من التطبيقات التي تتطلب مؤشرًا أحمر موثوقًا أو إضاءة خلفية، بما في ذلك:

• الإضاءة الخلفية للوحات العدادات والمفاتيح والرموز.
• مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية في معدات الاتصالات (مثل الهواتف وأجهزة الفاكس).
• الإضاءة الخلفية العامة للوحات LCD.
• الاستخدام كمؤشر عام في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

2. تحليل المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية التي تحدد نطاق أداء المصباح LED.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يتسبب في انهيار الوصلة فورًا.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير. أقصى تيار مستمر للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):60 مللي أمبير (عند دورة عمل 1/10، تردد 1 كيلو هرتز). مناسب للتشغيل النبضي وليس للتيار المستمر.
• تبديد الطاقة (P_d):60 مللي واط. أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها عند درجة حرارة بيئة Ta=25°C، مما يحد من توليفة جهد وتيار التشغيل الأمامي.
• حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (HBM):2000 فولت. يصنف الجهاز على أنه معتدل الصلابة ضد التفريغ الكهروستاتيكي، ولكن لا تزال هناك حاجة لاحتياطات التعامل القياسية مع التفريغ الكهروستاتيكي.
• نطاق درجة الحرارة:التشغيل من -40°C إلى +85°C؛ التخزين من -40°C إلى +90°C.
• درجة حرارة اللحام:يتحمل ملفات تعريف لحام الريفو بذروة 260°C لمدة 10 ثوانٍ أو اللحام اليدوي عند 350°C لمدة 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تم القياس عند Ta=25°C و I_F=20 مللي أمبير، هذه هي معلمات الأداء النموذجية.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من 36.0 ميكروكنديلا (الحد الأدنى) إلى 90.0 ميكروكنديلا (الحد الأقصى)، مع تسامح نموذجي ±11%. هذا يحدد السطوع الملحوظ.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):حوالي 100 درجة (نموذجي). توفر هذه الزاوية الواسعة رؤية جيدة خارج المحور.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):650 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون فيه الناتج الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d):بين 636.0 نانومتر و 646.0 نانومتر. هذا يحدد اللون الملحوظ (أحمر عميق).
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):حوالي 20 نانومتر (نموذجي). يشير إلى نقاء الطيف للضوء المنبعث.
• جهد التشغيل الأمامي (V_F):بين 1.70 فولت و 2.30 فولت عند 20 مللي أمبير، مع تسامح نموذجي ±0.05 فولت. هذا أمر بالغ الأهمية لحساب مقاومة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):أقصى 10 ميكرو أمبير عند V_R=5 فولت. الجهاز غير مخصص للتشغيل في انحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز المنتج إلى مجموعات أداء لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج. رقم الجزء 19-21/R8C-FN2Q1/3T يتضمن رموز هذه المجموعات.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

تم التصنيف عند I_F=20 مللي أمبير. الرمز "Q1" في رقم الجزء يتوافق مع أعلى فئة سطوع.

• N2:36.0 – 45.0 ميكروكنديلا
• P1:45.0 – 57.0 ميكروكنديلا
• P2:57.0 – 72.0 ميكروكنديلا
• Q1:72.0 – 90.0 ميكروكنديلا

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

تم التصنيف عند I_F=20 مللي أمبير. من المحتمل أن يرتبط الرمز "FN2" بهذا الفرز اللوني.

• FF4:636.0 – 641.0 نانومتر
• FF5:641.0 – 646.0 نانومتر

3.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

تم التصنيف عند I_F=20 مللي أمبير. يشير الرمز "19-21" في رقم الجزء إلى نطاق مجموعة الجهد.

• 19:1.70 – 1.80 فولت
• 20:1.80 – 1.90 فولت
• 21:1.90 – 2.00 فولت
• 22:2.00 – 2.10 فولت
• 23:2.10 – 2.20 فولت
• 24:2.20 – 2.30 فولت

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما لا يتم تفصيل رسوم بيانية محددة في النص المقدم، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذا الجهاز ستشمل:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد السطوع مع التيار، عادةً بطريقة شبه خطية عند التيارات الأعلى بسبب التسخين.
• جهد التشغيل الأمامي مقابل التيار الأمامي:يوضح الخاصية الأسية للتيار-الجهد للدايود.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو اعتبار رئيسي لإدارة الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، متمركز حول 650 نانومتر بعرض نطاق ~20 نانومتر.

يجب على المصممين الرجوع إلى هذه المنحنيات لفهم الأداء تحت الظروف غير القياسية (تيارات مختلفة، درجات حرارة).

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

عبوة SMD 19-21 لها أبعاد اسمية 2.0 مم (الطول) × 1.25 مم (العرض) × 0.8 مم (الارتفاع). يتم الإشارة بوضوح إلى علامة الكاثود على العبوة للتوجيه الصحيح. جميع التسامحات غير المحددة هي ±0.1 مم. الرسم البعدي الدقيق ضروري لتصميم تخطيط مساند اللوحة (PCB Pads).

5.2 تحديد القطبية

القطبية الصحيحة أمر بالغ الأهمية. تتميز العبوة بعلامة كاثود مميزة. الإدخال غير الصحيح سيمنع المصباح LED من الإضاءة لأنه سيكون في انحياز عكسي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام الريفو

المصباح LED مصنف للحام الريفو الخالي من الرصاص. يشمل ملف التعريف الموصى به:

• التسخين المسبق:150–200°C لمدة 60–120 ثانية.
• الوقت فوق درجة حرارة السيولة (217°C):60–150 ثانية.
• درجة الحرارة الذروية:260°C كحد أقصى، يتم الاحتفاظ بها لمدة لا تزيد عن 10 ثوانٍ.
• معدلات التسخين/التبريد:أقصى معدل تسخين 6°C/ثانية وتبريد 3°C/ثانية فوق 255°C.

هام:يجب ألا يتم إجراء لحام الريفو أكثر من مرتين لتجنب تلف الإجهاد الحراري.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا:

• استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف <350°C.
• حدد وقت التلامس إلى 3 ثوانٍ لكل طرف.استخدم مكواة بقوة ≤25 واط.
• اترك فاصلًا زمنيًا لا يقل عن 2 ثانية بين لحام كل طرف.
• تجنب تطبيق إجهاد ميكانيكي على المكون أثناء اللحام.

6.3 التخزين وحساسية الرطوبة

يتم تغليف المكونات في أكياس حاجزة مقاومة للرطوبة مع مجفف.

• قبل الاستخدام:لا تفتح الكيس حتى تكون جاهزًا للتجميع.
• بعد الفتح:استخدم خلال 168 ساعة (7 أيام) إذا تم التخزين عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية.
• حد التعرض:إذا تم تجاوز وقت التعرض أو أشار المجفف إلى التشبع، فإنه يلزم تجفيف (Bake-out) عند 60±5°C لمدة 24 ساعة قبل لحام الريفو.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات التغليف

يتم توريد مصابيح LED بتنسيق شريط وبكرة مناسب للتجميع الآلي.

• عرض الشريط الحامل: 8mm.
• قطر البكرة:7 بوصات.
• الكمية لكل بكرة:3000 قطعة.
• الكيس المضاد للرطوبة:يتضمن مجفف وملصق مؤشر الرطوبة.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حرجة للتتبع والتحقق:

• رقم جزء العميل (CPN)
• رقم المنتج (P/N)
• كمية التعبئة (QTY)
• رتبة شدة الإضاءة (CAT)
• رتبة اللونية/الطول الموجي السائد (HUE)
• رتبة جهد التشغيل الأمامي (REF)
• رقم الدفعة (LOT No.)

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تحديد التيار إلزامي

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار.يجب دائمًا استخدام مقاومة تحديد تيار خارجية على التوالي.جهد التشغيل الأمامي له معامل درجة حرارة سالب؛ يمكن أن يتسبب زيادة طفيفة في الجهد في زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار إذا لم يتم تحديده بشكل صحيح. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_المصدر- V_F) / I_F.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن العبوة صغيرة، فإن تبديد الطاقة (حتى 60 مللي واط) يولد حرارة. للتشغيل المستمر عند تيارات عالية أو في درجات حرارة محيطة مرتفعة، تأكد من استخدام مساحة نحاسية كافية في اللوحة (PCB) أو ثقوب حرارية (Thermal Vias) لتصريف الحرارة بعيدًا عن مساند لحام المصباح LED، والحفاظ على درجة حرارة وصلة أقل للحصول على عمر تشغيل مثالي واستقرار الناتج الضوئي.

8.3 قيود التطبيق

تم تصميم هذا المنتج للتطبيقات التجارية والصناعية العامة. قد لا يكون مناسبًا للتطبيقات عالية الموثوقية بدون تأهيل مسبق. تشمل هذه التطبيقات، على سبيل المثال لا الحصر، أنظمة السلامة/الأمان في السيارات، والتطبيقات العسكرية/الفضائية، والمعدات الطبية الحرجة للحياة. يجب ألا يتم تشغيل الجهاز خارج المواصفات الموضحة في ورقة البيانات هذه.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يكمن التمييز الأساسي لهذا المصباح LED 19-21 الأحمر العميق في توليفته المحددة من السمات:

• مقارنة بمصابيح LED SMD أكبر (مثل 3528):يوفر مساحة أصغر بكثير للتصميمات المقيدة بالمساحة، وإن كان غالبًا بإجمالي ناتج ضوئي أقل.
• مقارنة بمصابيح LED الحمراء القياسية (مثل 630 نانومتر):انبعاث الأحمر العميق 650 نانومتر يوفر نقطة لونية مميزة، والتي قد تكون مطلوبة لأسباب جمالية أو وظيفية محددة (مثل تطبيقات أجهزة الاستشعار المعينة، متطلبات لون إضاءة خلفية محددة).
• مقارنة بمصابيح LED غير المصنفة (Non-binned):يضمن نظام التصنيف الشامل (الشدة، الطول الموجي، الجهد) اتساقًا أشد ضيقًا في اللون والسطوع داخل دفعة إنتاج واحدة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تستخدم مصابيح LED متعددة حيث يكون التجانس مهمًا.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

10.1 لماذا يحتاج مصباح LED الخاص بي إلى مقاومة على التوالي؟

خاصية التيار-الجهد لمصباح LED شديدة الانحدار. بدون مقاومة لتحديد التيار، فإن أي تباين بسيط في جهد المصدر أو انخفاض جهد التشغيل الأمامي (الذي يتغير مع درجة الحرارة) سيتسبب في تغير كبير في التيار، مما قد يتجاوز القيمة القصوى المطلقة ويدمر المصباح LED. توفر المقاومة تيارًا مستقرًا وقابلًا للتنبؤ.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED بجهد أعلى من جهد التشغيل الأمامي (V_F?

نعم، ولكنفقط إذا استخدمت مقاومة على التوالي(أو محرك تيار ثابت) لخفض الجهد الزائد وضبط التيار الصحيح. تطبيق مصدر جهد مباشر يساوي V_Fغير عملي بسبب الاختلافات من وحدة إلى أخرى والتغيرات مع درجة الحرارة.

10.3 ماذا يحدث إذا قمت بلحامه بشكل معكوس؟

لن يضيء المصباح LED، لأنه سيكون في انحياز عكسي. طالما أن الجهد العكسي لا يتجاوز الحد الأقصى للتصنيف البالغ 5 فولت، فلا ينبغي أن يحدث تلف فوري من الإدخال غير الصحيح لفترة وجيزة. ومع ذلك، لن يعمل.

10.4 لماذا يوجد حد زمني 7 أيام بعد فتح الكيس المضاد للرطوبة؟

يمكن لتغليف البلاستيك لمكونات SMD امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام الريفو عالية الحرارة، يمكن أن تتمدد هذه الرطوبة المحتبسة بسرعة، مما يتسبب في انفصال داخلي أو ظاهرة "الفرقعة" (Popcorning) التي تشقق شريحة المصباح LED أو العبوة. يفترض العمر الافتراضي 7 أيام ظروف تخزين مناسبة؛ يتجاوز ذلك يتطلب تجفيفًا (Bake-out) لإزالة الرطوبة.

11. مثال عملي للتصميم والاستخدام

السيناريو:تصميم لوحة مؤشر حالة بها 10 مصابيح LED حمراء عميقة موحدة تعمل من خط طاقة منطقي رقمي 5 فولت.

1. اختيار التيار:اختر تيار تشغيل. للحصول على سطوع جيد وعمر طويل، تم تحديد 20 مللي أمبير. استخدام 15 مللي أمبير سيزيد العمر الافتراضي ويقلل الحرارة.
2. حساب المقاومة:افترض أسوأ حالة V_F= 2.3 فولت (الحد الأقصى من ورقة البيانات). لـ I_F=20 مللي أمبير عند 5 فولت: R = (5V - 2.3V) / 0.02A = 135 أوم. أقرب قيمة قياسية هي 130 أوم أو 150 أوم. استخدام 150 أوم يعطي I_F≈ (5-2.3)/150 = 18 مللي أمبير، وهو آمن وضمن المواصفات.
3. الطاقة في المقاومة:P = I²R = (0.018)²* 150 = 0.0486 واط. مقاومة قياسية 1/8 واط (0.125 واط) كافية.
4. تخطيط اللوحة (PCB Layout):ضع المقاومة 150 أوم على التوالي مع الأنود الخاص بكل مصباح LED. اتبع أبعاد العبوة لتخطيط المساند. تأكد من تطابق علامة الكاثود على طبقة السيلك سكرين (Silkscreen) للوحة مع علامة المصباح LED. للأداء الحراري، قم بتوصيل مساند المصباح LED بمنطقة نحاسية صغيرة (Copper Pour).
5. التجميع:احتفظ بالبكرات مغلقة حتى يكون خط الإنتاج جاهزًا. اتبع ملف تعريف لحام الريفو بدقة. بعد التجميع، تجنب ثني اللوحة بالقرب من مصابيح LED.

12. مبدأ التشغيل

يعتمد هذا المصباح LED على شريحة أشباه موصلات من فوسفيد الألومنيوم جاليوم إنديوم (AlGaInP). عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد الوصلة للدايود (V_F)، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة حيث تتحد. في نظام المواد هذا المحدد، تتوافق الطاقة المنطلقة أثناء الاتحاد مع فوتون في الجزء الأحمر العميق من الطيف المرئي (حوالي 650 نانومتر). عبوة راتنج الإيبوكسي شفافة بالماء لتعظيم استخراج الضوء وتعمل أيضًا على حماية شريحة أشباه الموصلات من البيئة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

تمثل عبوة 19-21 اتجاهًا مستمرًا في الإلكترونيات الضوئية نحو التصغير والتكامل. على الرغم من أنها ليست أصغر عبوة متاحة اليوم، إلا أنها توفر توازنًا بين الحجم والقابلية للتصنيع والأداء. تستمر اتجاهات الصناعة لمصابيح LED من نوع المؤشر في التركيز على:

• زيادة الكفاءة:تحقيق شدة إضاءة أعلى (ميكروكنديلا) عند تيارات تشغيل أقل لتقليل استهلاك طاقة النظام.
• تعزيز الموثوقية:تحسين المواد والتغليف لتحمل درجات حرارة لحام ريفو أعلى وظروف بيئية أقسى.
• تصنيف أشد ضيقًا:توفير فرز أكثر دقة للون والشدة لتلبية متطلبات التطبيقات التي تتطلب تجانسًا عاليًا، مثل شاشات العرض الملونة الكاملة أو مصفوفات الإضاءة الخلفية.
• توسيع نطاق الامتثال:الالتزام باللوائح البيئية والسلامة العالمية المتطورة (RoHS، REACH، الخلو من الهالوجين) أصبح الآن متطلبًا قياسيًا.