ورقة بيانات LED SMD 19-213/GHC-YR1S2/3T - أخضر لامع - 3.5 فولت - 25 مللي أمبير - زاوية رؤية 120 درجة - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح LED طراز 19-213/GHC-YR1S2/3T هو جهاز مُركَّب على السطح (SMD) مُصمَّم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة والمدمجة. يمثل تقدمًا كبيرًا مقارنة بمكونات الإطار الرصاصي التقليدية، مما يتيح تقليصًا كبيرًا في حجم اللوحة، وزيادة كثافة التعبئة، وتقليل متطلبات التخزين. وهذا يساهم في النهاية في تطوير معدات نهائية للمستخدم أصغر حجمًا وأكثر كفاءة.

يجعل بناؤه خفيف الوزن مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات المصغرة والمقيدة بالمساحة حيث يكون الوزن والحجم عاملين حاسمين. الجهاز من النوع أحادي اللون، يصدر ضوءًا أخضر لامعًا، ومصنوع من مواد خالية من الرصاص، مما يضمن الامتثال للوائح البيئية والسلامة المعاصرة.

1.1 المزايا الأساسية والامتثال

تنبع المزايا الأساسية لهذا LED من تغليفه بتقنية SMD وتركيبته المادية.

• التصغير:المساحة الأصغر بكثير مقارنة بمصابيح LED ذات الثقب المار تسمح بكثافة أعلى للمكونات على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs).
• التوافق مع الأتمتة:معبأ بشريط بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصات، وهو متوافق بالكامل مع معدات اللصق والوضع الآلية عالية السرعة، مما يبسط عملية التصنيع.
• اللحام القوي:متوافق مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري، مما يوفر مرونة في خطوط التجميع.
• الامتثال البيئي:المنتج خالٍ من الرصاص ومصمم للبقاء ضمن المواصفات المطابقة لـ RoHS (تقييد المواد الخطرة). كما يتوافق مع لوائح REACH التابعة للاتحاد الأوروبي وهو خالٍ من الهالوجين، حيث يكون محتوى البروم (Br) والكلور (Cl) أقل من 900 جزء في المليون لكل منهما ومجموعهما أقل من 1500 جزء في المليون.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا للمواصفات الكهربائية والبصرية والحرارية للمصباح كما هي محددة في جداول "الحدود القصوى المطلقة" و"الخصائص الكهروضوئية".

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يُوصى بالتشغيل عند هذه الحدود أو بالقرب منها لضمان أداء موثوق.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. يمكن أن يتسبب تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي في انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي (I_F):25 مللي أمبير (مستمر). هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار المستمر للتشغيل العادي.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):50 مللي أمبير (بدورة عمل 1/10، تردد 1 كيلوهرتز). يسمح هذا التصنيف بالتشغيل بنبضات قصيرة ولكن يجب الالتزام الصارم بدورة العمل لتجنب ارتفاع درجة الحرارة.
• تبديد الطاقة (P_d):95 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للحزمة تبديدها عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25 درجة مئوية. من الضروري تخفيض التصنيف عند درجات حرارة أعلى.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):150 فولت (نموذج جسم الإنسان). إجراءات التعامل الصحيحة مع ESD ضرورية أثناء التجميع والتعامل.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. الجهاز مصنف للتطبيقات في نطاق درجة حرارة صناعية.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام (T_sol):يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروة تصل إلى 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ، أو اللحام اليدوي عند 350 درجة مئوية لمدة تصل إلى 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تم القياس عند T_a=25 درجة مئوية و I_F=20 مللي أمبير، تحدد هذه المعلمات أداء الجهاز تحت ظروف الاختبار القياسية.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من حد أدنى 112.0 مللي كانديلا إلى حد أقصى 285.0 مللي كانديلا. القيمة الفعلية مُصنَّفة (انظر القسم 3). التسامح هو ±11%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي). تجعل زاوية الرؤية الواسعة هذه LED مناسبة للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة أو وضوح الرؤية من زوايا متعددة.
• الطول الموجي للذروة (λ_p):518 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه الانبعاثات الطيفية أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d):يتراوح من 520.0 نانومتر إلى 535.0 نانومتر. هذا هو اللون المُدرك للضوء وهو أيضًا مُصنَّف. التسامح هو ±1 نانومتر.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):35 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى انتشار الطيف المنبعث حول الطول الموجي للذروة.
• الجهد الأمامي (V_F):3.5 فولت (نموذجي)، بحد أقصى 4.0 فولت عند I_F=20 مللي أمبير. التسامح هو ±0.1 فولت. هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 50 ميكرو أمبير عند V_R=5 فولت. من المهم ملاحظة أن الجهاز غير مصمم للعمل في انحياز عكسي؛ حالة الاختبار هذه هي للتوصيف فقط.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات بناءً على معلمات رئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED إلى أربع فئات (R1, R2, S1, S2) بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند I_F=20 مللي أمبير.

• الفئة R1:112.0 – 140.0 مللي كانديلا
• الفئة R2:140.0 – 180.0 مللي كانديلا
• الفئة S1:180.0 – 225.0 مللي كانديلا
• الفئة S2:225.0 – 285.0 مللي كانديلا

اختيار الفئة المناسبة أمر ضروري للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا موحدًا عبر عدة مصابيح LED.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم أيضًا تصنيف مصابيح LED حسب طولها الموجي السائد للتحكم في تباين اللون. تم تعريف ثلاث فئات (X, Y, Z).

• الفئة X:520.0 – 525.0 نانومتر
• الفئة Y:525.0 – 530.0 نانومتر
• الفئة Z:530.0 – 535.0 نانومتر

للتطبيقات التي يكون فيها مطابقة الألوان الدقيقة أمرًا بالغ الأهمية (مثل مؤشرات الحالة، مصفوفات الإضاءة الخلفية)، من الضروري تحديد فئة طول موجي ضيقة.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات منحنيات الخصائص النموذجية التي توضح كيفية تغير أداء LED مع ظروف التشغيل. هذه المنحنيات ضرورية لتصميم دائرة قوية.

4.1 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

يظهر هذا المنحنى تخفيض خرج الضوء مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. مثل جميع مصابيح LED، تنخفض الكفاءة الضوئية مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يجب على المصممين مراعاة هذا التخفيض الحراري، خاصة في البيئات عالية الحرارة أو تطبيقات التيار العالي، لضمان الحفاظ على السطوع المطلوب.

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

يوضح منحنى I-V العلاقة الأسية بين التيار والجهد في حالة الانحياز الأمامي لـ LED. الجهد الأمامي النموذجي (V_F) البالغ 3.5 فولت عند 20 مللي أمبير هو نقطة تصميم رئيسية. يمكن أن تؤدي زيادة صغيرة في الجهد إلى زيادة كبيرة وربما مدمرة في التيار، مما يؤكد على الضرورة المطلقة لاستخدام مقاوم محدد للتيار أو محرك تيار ثابت.

4.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

يظهر هذا المنحنى أن خرج الضوء يزداد مع التيار ولكنه ليس بالضرورة خطيًا عبر النطاق بأكمله. كما يميل إلى التشبع عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية وتأثيرات الكفاءة. قد يوفر التشغيل بالقرب من الحد الأقصى للتيار المقنن (25 مللي أمبير) سطوعًا أعلى ولكنه سيولد أيضًا حرارة أكثر ويقلل من الموثوقية طويلة المدى.

4.4 نمط الإشعاع

يؤكد مخطط الإشعاع بصريًا على زاوية الرؤية البالغة 120 درجة. تكون الشدة عادةً أعلى عند 0 درجة (عموديًا على سطح LED) وتتناقص نحو حواف مخروط الرؤية. هذا النمط مهم لتصميم أدلة الضوء، العدسات، أو تحديد الموضع الأمثل للمؤشرات.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 أبعاد الحزمة

يتميز LED بحزمة SMD قياسية. يوفر الرسم البعدي القياسات الحرجة لتصميم نمط اللوحة PCB، بما في ذلك حجم الوسادة، التباعد، وارتفاع المكون. جميع التسامحات غير المحددة هي ±0.1 مم. الالتزام الدقيق بهذه الأبعاد في تخطيط PCB أمر حيوي للحام الموثوق والاستقرار الميكانيكي.

5.2 تحديد القطبية

يتم عادةً تمييز الكاثود على الجهاز، غالبًا بشق، نقطة خضراء، أو حجم وسادة مختلف. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التركيب لضمان عمل الدائرة بشكل صحيح.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل واللحام السليمان أمران بالغا الأهمية للإنتاجية والموثوقية طويلة المدى.

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

تم تحديد ملف تعريف لحام خالٍ 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، لمدة لا تزيد عن 10 ثوانٍ.
• معدل التسخين:حد أقصى 6 درجات مئوية/ثانية.
• الوقت فوق 255 درجة مئوية:حد أقصى 30 ثانية.
• معدل التبريد:حد أقصى 3 درجات مئوية/ثانية.

يجب ألا يتم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين على نفس الجهاز.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي لا مفر منه:

• استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف أقل من 350 درجة مئوية.
• حدد وقت التلامس إلى 3 ثوانٍ لكل طرف.
• استخدم مكواة بقدرة تصنيفية أقل من 25 واط.
• اترك فاصلًا زمنيًا لا يقل عن 2 ثانية بين لحام كل طرف.

يحمل اللحام اليدوي مخاطر أعلى للتلف الحراري.

6.3 التخزين وحساسية الرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس حاجزة مقاومة للرطوبة مع مجفف.

• لا تفتح الكيس حتى تكون جاهزًا للاستخدام.
• بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية.
• "العمر الافتراضي" بعد فتح الكيس هو 168 ساعة (7 أيام).
• إذا تم تجاوز ذلك، أو إذا أشار المجفف إلى التشبع، فإنه يلزم تجفيف عند 60±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل إعادة التدفق لمنع ظاهرة "الفرقعة" (تشقق الحزمة بسبب الرطوبة المتبخرة).

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات البكرة والشريط

يتم توريد الجهاز بشريط ناقل بارز:

• عرض الشريط الناقل: 8mm.
• قطر البكرة:7 بوصات.
• الكمية لكل بكرة:3000 قطعة.

يتم توفير أبعاد مفصلة للبكرة والشريط الناقل لضمان التوافق مع مغذيات الأتمتة.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة معرفات رئيسية:

• P/N:رقم المنتج (مثال: 19-213/GHC-YR1S2/3T).
• QTY:كمية التعبئة.
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (كود الفئة: R1, R2, S1, S2).
• HUE:إحداثيات اللونية ورتبة الطول الموجي السائد (كود الفئة: X, Y, Z).
• REF:رتبة الجهد الأمامي.
• LOT No:رقم الدفعة القابل للتتبع.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

بناءً على لونه الأخضر اللامع، وزاوية الرؤية الواسعة، وعامل شكله SMD، فإن هذا LED مناسب جدًا لـ:

• الإضاءة الخلفية:إضاءة لوحة القيادة، إضاءة خلفية للمفاتيح، والإضاءة الخلفية المسطحة لشاشات LCD والرموز.
• مؤشرات الحالة:في معدات الاتصالات (الهواتف، أجهزة الفاكس)، الإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية.
• الإشارة للأغراض العامة:أي تطبيق يتطلب إشارة بصرية خضراء لامعة ومدمجة.

8.2 اعتبارات تصميم حرجة

• تحديد التيار إلزامي:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو محرك تيار ثابت. للجهد الأمامي معامل حراري سالب وتسامح إنتاجي، مما يجعل الاتصال المباشر بمصدر جهد غير آمن.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في PCB أو فتحات حرارية تحت الوسادة الحرارية (إن وجدت) يساعد في الحفاظ على درجة حرارة وصلة أقل، مما يحافظ على السطوع والعمر الافتراضي.
• حماية ESD:نفذ حماية ESD على خطوط الإشارة إذا كان LED في موقع يمكن للمستخدم الوصول إليه، واتبع إجراءات التعامل الآمنة من ESD أثناء التجميع.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية 120 درجة تغطية واسعة. للضوء المركز، قد تكون هناك حاجة لعدسة خارجية أو دليل ضوء.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED ذات الثقب المار القديمة، يقدم جهاز SMD هذا مزايا واضحة:

• الحجم والكثافة:أصغر بكثير، مما يتيح إلكترونيات مصغرة حديثة.
• كفاءة التصنيع:تسمح التعبئة بالشريط والبكرة بالتجميع الآلي بالكامل وعالي السرعة.
• الأداء:يقدم عادةً اتساق سطوع أفضل وزوايا رؤية أوسع من العديد من نظائره ذات الأطراف الشعاعية.
• الموثوقية:غالبًا ما يوفر بناء SMD مقاومة أفضل للاهتزاز والصدمات الميكانيكية.

يجمع بين لونه الأخضر اللامع (باستخدام مادة إن-غا-ن)، وزاوية الرؤية 120 درجة، وبصمة SMD القياسية، مما يميزه ضمن الفئة الواسعة من مصابيح LED الخضراء SMD.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 لماذا مقاوم تحديد التيار ضروري تمامًا؟

خاصية I-V لـ LED أسية. يمكن أن تؤدي زيادة صغيرة في جهد التغذية أو انخفاض في الجهد الأمامي لـ LED (بسبب ارتفاع درجة الحرارة) إلى حدوث طفرة كبيرة وغير مسيطر عليها في التيار، تتجاوز بسرعة الحد الأقصى المطلق المقنن وتدمر الجهاز. يحدد المقاوم تيار تشغيل آمن ومحدد.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 5 فولت؟

نعم، ولكن يجب عليك استخدام مقاوم على التوالي. مع V_Fنموذجي 3.5 فولت عند 20 مللي أمبير، سيكون انخفاض الجهد عبر المقاوم 1.5 فولت (5 فولت - 3.5 فولت). باستخدام قانون أوم (R = V/I)، ستكون قيمة المقاوم المطلوبة 1.5 فولت / 0.020 أمبير = 75 أوم. سيكون المقاوم القياسي 75Ω أو 82Ω مناسبًا، ولكن يجب أيضًا التحقق من قدرة المقاومة (P = I²R).

10.3 ماذا تعني رموز الفئات (R1, S2, X, Y) لتصميمي؟

إذا كان تصميمك يستخدم عدة مصابيح LED ويتطلب مظهرًا موحدًا، فيجب عليك تحديد نفس رموز فئات الشدة والطول الموجي لجميع الوحدات. يمكن أن يؤدي خلط الفئات إلى اختلافات مرئية في السطوع أو درجات اللون بين مصابيح LED المتجاورة. بالنسبة لتطبيقات LED الفردية أو حيث يكون التباين مقبولاً، يمكن استخدام اختيار فئة أوسع.

10.4 كيف تؤثر درجة الحرارة على الأداء؟

مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة:

• تنخفض شدة الإضاءة:ينخفض خرج الضوء (انظر منحنى التخفيض).
• ينخفض الجهد الأمامي:لـ V_Fمعامل حراري سالب (~ -2 مللي فولت/درجة مئوية لـ إن-غا-ن). يمكن أن يتسبب ذلك في ارتفاع التيار في دائرة محدودة بمقاوم بسيط إذا لم يؤخذ في الاعتبار.
• يتحول الطول الموجي قليلاً:قد يتحول الطول الموجي السائد، عادةً نحو أطوال موجية أطول (انزياح أحمر).

يجب أن تستخدم التصميمات للبيئات عالية الحرارة محركات تيار ثابتة ومراعاة التخفيض الحراري في حسابات السطوع.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات متعددة LED.

1. المتطلبات:10 مصابيح LED خضراء موحدة السطوع تشير إلى حالات نظام مختلفة على لوحة أمامية.
2. الاختيار:حدد LED طراز 19-213. لضمان التوحيد، اطلب جميع الوحدات من نفس فئة شدة الإضاءة (مثل S1) ونفس فئة الطول الموجي السائد (مثل Y).
3. تصميم الدائرة:استخدم خط طاقة 5 فولت. احسب المقاوم التسلسلي: R = (5 فولت - 3.5 فولت) / 0.020 أمبير = 75 أوم. قدرة المقاوم: P = (0.020 أمبير)² * 75 أوم = 0.03 واط، لذا فإن مقاوم قياسي 1/10 واط (0.1 واط) كافٍ. ضع مقاومًا واحدًا لكل LED للتحكم الفردي.
4. تخطيط PCB:اتبع نمط اللوحة الموصى به من أبعاد الحزمة. تأكد من وجود تباعد كافٍ بين مصابيح LED للشكل الجمالي المطلوب.
5. التجميع:استخدم ملف تعريف إعادة التدفق المحدد. احتفظ بالأجهزة الحساسة للرطوبة في أكياس محكمة الإغلاق حتى لحظة الاستخدام على خط التجميع.
6. النتيجة:لوحة مؤشرات موثوقة ومظهرها متناسق مع سطوع ولون مضبوطين.

12. مقدمة المبدأ

يعتمد هذا LED على بنية ثنائي أشباه الموصلات. المنطقة النشطة مكونة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، وهي مادة أشباه موصلات ذات فجوة نطاق مباشرة. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقق الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. في مادة ذات فجوة نطاق مباشرة مثل InGaN، يطلق حدث إعادة التركيب هذا الطاقة بشكل أساسي في شكل فوتونات (ضوء)، وهي عملية تسمى الإضاءة الكهربائية. يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، أخضر لامع (~518-535 نانومتر). يحمي مغلف راتنج الإيبوكسي شريحة أشباه الموصلات، ويعمل كعدسة لتشكيل خرج الضوء (يساهم في زاوية الرؤية 120 درجة)، وقد يحتوي على فوسفور أو أصباغ، على الرغم من أنه بالنسبة لهذا النوع أحادي اللون، فهو شفاف كالماء.

13. اتجاهات التطوير

يتبع تطور مصابيح LED SMD مثل 19-213 عدة اتجاهات صناعية واضحة:

• زيادة الكفاءة:تهدف التحسينات المستمرة في علوم المواد وتصميم الرقاقة إلى إنتاج المزيد من اللومن لكل واط (كفاءة أعلى)، مما يقلل من استهلاك الطاقة لخرج ضوء معين.
• التصغير:يستمر السعي نحو حزم أصغر (مثل أحجام 0402، 0202 متري) لتمكين أجهزة إلكترونية أكثر إحكاما.
• تحسين اتساق اللون:تؤدي التقدم في النمو الطبقي وعمليات التصنيف إلى تسامحات أضيق في الطول الموجي والشدة، مما يقلل الحاجة إلى اختيار فئة صارم في بعض التطبيقات.
• موثوقية أعلى وتحمل طاقة أعلى:تسمح التحسينات في مواد الحزمة، المسارات الحرارية، وتصميم وصلة اللحام بتيارات تشغيل قصوى أعلى وتبديد طاقة أعلى في حزم بنفس الحجم تقريبًا.
• توسيع الامتثال البيئي:يتجه التطور نحو مواد خالية من الهالوجين، منخفضة المركبات العضوية المتطايرة (VOC)، وقابلة لإعادة التدوير بالكامل، بما يتماشى مع مبادرات الاستدامة العالمية.

تركز هذه الاتجاهات على تقديم أداء وموثوقية وصداقة للبيئة أكثر من مكونات أصغر حجمًا وأكثر فعالية من حيث التكلفة.