ورقة بيانات LED SMD 17-21/GVC-AMPB/3T - 2.0x1.25x0.8mm - أخضر (568 نانومتر) - 20 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LED SMD 17-21 جهازًا مضغوطًا للتثبيت السطحي، مُصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب إضاءة مؤشر وإضاءة خلفية موثوقة. يستخدم هذا المكون تقنية أشباه الموصلات AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) لإنتاج ضوء أخضر بطول موجي ذروة نموذجي يبلغ 568 نانومتر. تكمن ميزته الأساسية في بصمته الصغيرة، مما يتيح كثافة تعبئة أعلى على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs)، ويقلل من مساحة التخزين المطلوبة، ويساهم في التصغير العام للمعدات النهائية. كما أن بنيته الخفيفة الوزن تجعله مثاليًا للتطبيقات المحمولة والمقيدة بالمساحة.

يتم تغليف هذا LED على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرة قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة (pick-and-place). تم تصميمه للاستخدام مع عمليات لحام إعادة التدفق القياسية بالأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري، مما يضمن التكامل السلس في خطوط التصنيع الحديثة. المنتج متوافق مع اللوائح البيئية والسلامة الرئيسية، حيث أنه خالٍ من الرصاص، ومتوافق مع RoHS، ومتوافق مع EU REACH، وخالٍ من الهالوجين (مع البروم <900 جزء في المليون، الكلور <900 جزء في المليون، و Br+Cl < 1500 جزء في المليون).

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم تحديد الحدود التشغيلية للجهاز تحت ظروف بيئية محددة (Ta=25°C). قد يتسبب تجاوز هذه التقييمات في حدوث تلف دائم.

• الجهد العكسي (VR):5 فولت. هذه معلمة حرجة؛ تطبيق جهد عكسي يتجاوز 5 فولت يمكن أن يؤدي إلى انهيار تقاطع PN الخاص بـ LED.
• تيار التشغيل الأمامي المستمر (IF):25 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الموصى به للتشغيل المستمر لضمان الموثوقية طويلة المدى ومنع الانحراف الحراري.
• تيار التشغيل الأمامي الذروي (IFP):60 مللي أمبير. ينطبق هذا التقييم تحت ظروف النبض مع دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز. يسمح بفترات قصيرة من السطوع الأعلى ولكن لا ينبغي استخدامه للتشغيل بالتيار المستمر.
• تبديد الطاقة (Pd):60 ملي واط. يمثل هذا الحد الأقصى للطاقة التي يمكن للعبوة تبديدها كحرارة. يتسبب تجاوز هذا الحد في رفع درجة حرارة التقاطع، مما يؤدي إلى تدهور الأداء وعمر التشغيل.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):2000 فولت. يشير هذا التقييم إلى مستوى معتدل من الحماية من ESD. لا تزال احتياطات التعامل القياسية مع ESD ضرورية أثناء التجميع والتعامل.
• درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40°C إلى +85°C. تم تصنيف LED للعمل عبر هذا النطاق الواسع لدرجات الحرارة الصناعية.
• درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40°C إلى +90°C.
• درجة حرارة اللحام (Tsol):يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروة تبلغ 260°C لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ. بالنسبة للحام اليدوي، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350°C لمدة أقصاها 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عند تيار اختبار قياسي IF=20mA و Ta=25°C. وهي تحدد ناتج الضوء الأساسي والأداء الكهربائي.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من حد أدنى 18.00 mcd إلى حد أقصى 72.00 mcd. تعتمد القيمة النموذجية على رمز التصنيف المحدد (M، N، P). هذا مقياس للسطوع المُدرك.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):عادة 140 درجة. تجعل زاوية الرؤية الواسعة هذه LED مناسبًا للتطبيقات التي تحتاج فيها الإضاءة إلى أن تكون مرئية من مجموعة واسعة من المواضع.
• الطول الموجي الذروي (λp):عادة 568 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 563.50 نانومتر إلى 571.50 نانومتر، مصنفًا إلى رموز محددة (C13 إلى C16). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية وهو حاسم لاتساق اللون.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):عادة 20 نانومتر. يحدد هذا انتشار الطيف المنبعث حول الطول الموجي الذروي.
• جهد التشغيل الأمامي (VF):يتراوح من 1.75 فولت إلى 2.35 فولت عند 20 مللي أمبير، مصنفًا إلى رموز (0، 1، 2). هذه المعلمة حيوية لتصميم المقاوم المحدد للتيار في دائرة القيادة.
• التيار العكسي (IR):بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي 5 فولت. تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن الجهاز غير مصمم للتشغيل العكسي.

ملاحظات هامة:تحدد ورقة البيانات التفاوتات للمعايير الرئيسية: شدة الإضاءة (±11%)، الطول الموجي السائد (±1 نانومتر)، وجهد التشغيل الأمامي (±0.1 فولت). تنطبق هذه التفاوتات داخل كل تصنيف وهي حرجة لحسابات هامش التصميم.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز LEDs إلى تصنيفات بناءً على الأداء المقاس. يسمح هذا للمصممين باختيار أجزاء تلبي متطلبات التطبيق المحددة للسطوع واللون والجهد.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تعريف التصنيفات بقيم شدة الإضاءة الدنيا والقصوى عند IF=20mA.

• التصنيف M:من 18.00 mcd (الحد الأدنى) إلى 28.50 mcd (الحد الأقصى)
• التصنيف N:من 28.50 mcd (الحد الأدنى) إلى 45.00 mcd (الحد الأقصى)
• التصنيف P:من 45.00 mcd (الحد الأدنى) إلى 72.00 mcd (الحد الأقصى)

يضمن اختيار تصنيف أعلى (مثل P) سطوعًا أدنى أعلى ولكن قد يأتي بتكلفة أعلى.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يضمن هذا التصنيف اتساق اللون. يتم فرز الطول الموجي السائد بخطوات 2 نانومتر.

• التصنيف C13:من 563.50 نانومتر إلى 565.50 نانومتر
• التصنيف C14:من 565.50 نانومتر إلى 567.50 نانومتر
• التصنيف C15:من 567.50 نانومتر إلى 569.50 نانومتر
• التصنيف C16:من 569.50 نانومتر إلى 571.50 نانومتر

للتطبيقات التي يكون فيها درجة معينة من اللون الأخضر حرجة، فإن تحديد تصنيف طول موجي ضيق أمر أساسي.

3.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يساعد تصنيف الجهد في تصميم دوائر قيادة أكثر قابلية للتنبؤ وكفاءة، خاصةً عند توصيل عدة LEDs على التوالي.

• التصنيف 0:من 1.75 فولت إلى 1.95 فولت
• التصنيف 1:من 1.95 فولت إلى 2.15 فولت
• التصنيف 2:من 2.15 فولت إلى 2.35 فولت

يقلل استخدام LEDs من نفس تصنيف الجهد من عدم التوازن في التيار في التكوينات المتوازية.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية. بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه LEDs ستشمل عادةً:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار التشغيل الأمامي (منحنى I-V):يوضح كيف يزداد ناتج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة شبه خطية عند التيارات الأعلى بسبب تأثيرات التسخين.
• جهد التشغيل الأمامي مقابل تيار التشغيل الأمامي:يوضح العلاقة الأسية، وهي حاسمة للإدارة الحرارية وتصميم السائق.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح تخفيض تصنيف ناتج الضوء مع زيادة درجة حرارة التقاطع. تعاني LEDs من نوع AlGaInP عمومًا من انخفاض كبير في الناتج مع ارتفاع درجة الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند ~568 نانومتر وعرض النطاق ~20 نانومتر.
• نمط زاوية الرؤية:رسم قطبي يوضح التوزيع الزاوي لشدة الضوء، مؤكدًا زاوية الرؤية البالغة 140 درجة.

هذه المنحنيات أساسية للتنبؤ بالأداء في العالم الحقيقي تحت ظروف غير قياسية (تيارات مختلفة، درجات حرارة).

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يحتوي LED SMD 17-21 على عبوة مستطيلة مضغوطة. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر، تفاوت ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك):

• الطول الكلي: 2.0 مم
• العرض الكلي: 1.25 مم
• الارتفاع الكلي: 0.8 مم
• يتم تحديد أبعاد الرصاص (الطرف) والتباعد لتصميم تخطيط وسادة PCB.

يتم الإشارة بوضوح إلى علامة الكاثود على العبوة للتوجيه الصحيح للقطبية أثناء التجميع. يجب أن يتبع نمط أرضية PCB الموصى به (تصميم الوسادة) هذه الأبعاد لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي.

5.2 البكرة، الشريط، والتغليف

يتم توريد الجهاز في عبوة حساسة للرطوبة (MSD)، المستوى 3 وفقًا لمعايير IPC/JEDEC.

• شريط الناقل:عرض 8 مم، مع جيوب تحمل LEDs. يتم توفير أبعاد الشريط والجيب وشريط الغطاء لضمان التوافق مع المغذيات.
• البكرة:بكرة قطرها 7 بوصات. يتم تحديد أبعاد البكرة (قطر المحور، قطر الحافة، العرض) لمعدات التعامل الآلي.
• كمية التعبئة:3000 قطعة لكل بكرة.
• كيس حاجز الرطوبة:يتم ختم البكرة داخل كيس مقاوم للرطوبة من الألومنيوم المطلي مع بطاقة مؤشر الرطوبة ومجفف لحماية LEDs من الرطوبة المحيطة أثناء التخزين والنقل.

شرح الملصق:يحتوي ملصق البكرة على معلومات حرجة للتتبع والتطبيق الصحيح: رقم منتج العميل (CPN)، رقم جزء الشركة المصنعة (P/N)، الكمية (QTY)، ورموز التصنيف المحددة لشدة الإضاءة (CAT)، الطول الموجي السائد / اللون (HUE)، وجهد التشغيل الأمامي (REF)، جنبًا إلى جنب مع رقم الدفعة (LOT No).

6. إرشادات اللحام والتركيب

التعامل واللحام السليمان أمران بالغا الأهمية للموثوقية.

6.1 التخزين والتعامل

• لا تفتح كيس حاجز الرطوبة حتى تصبح جاهزًا للاستخدام.
• بعد الفتح، يجب تخزين LEDs غير المستخدمة عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية (RH).
• "عمر الأرضية" بعد فتح الكيس هو 168 ساعة (7 أيام). إذا تم تجاوز ذلك، أو إذا أظهر مؤشر المجفف التنشيط، فيجب خبز LEDs عند 60°C ±5°C لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع "انفجار الذرة" أثناء إعادة التدفق.

6.2 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتم تحديد ملف تعريف إعادة التدفق الخالي من الرصاص:

• التسخين المسبق:منحدر من درجة الحرارة المحيطة إلى 150-200°C على مدى 60-120 ثانية.
• النقع/التسخين المسبق:الحفاظ على درجة حرارة بين 150-200°C.
• وقت السيولة:يجب أن يكون الوقت فوق 217°C من 60 إلى 150 ثانية.
• درجة الحرارة الذروية:بحد أقصى 260°C.
• الوقت عند الذروة:يجب ألا يتجاوز 10 ثوانٍ عند 260°C.
• معدل الصعود:بحد أقصى 6°C/ثانية.
• معدل الهبوط:بحد أقصى 3°C/ثانية.
• قاعدة حرجة:يجب عدم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين على نفس LED.

6.3 اللحام اليدوي وإعادة العمل

• استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف <350°C وقوة <25W.
• حدد وقت اللحام لكل طرف إلى ≤3 ثوانٍ.
• اسمح بفترة تبريد ≥2 ثانية بين أطراف اللحام.
• تجنب الإجهاد الميكانيكي على جسم LED أثناء التسخين.
• يُحذر بشدة من الإصلاح بعد اللحام. إذا كان لا مفر منه، فيجب استخدام مكواة لحام برأس مزدوج متخصصة لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد، ويجب التحقق من تأثير ذلك على خصائص LED.
• لا تقم بثني PCB بعد اللحام.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:مثالي للإضاءة الخلفية للرموز والمفاتيح والمناطق الصغيرة على لوحات القيادة وألواح التحكم والإلكترونيات الاستهلاكية.
• مؤشرات الحالة:مثالي لمؤشرات الطاقة والاتصال وحالة الوظيفة في معدات الاتصالات (الهواتف، الفاكسات)، أجهزة الكمبيوتر الطرفية، وضوابط الصناعية.
• مؤشرات الأغراض العامة:أي تطبيق يتطلب مصدر ضوء أخضر صغير، ساطع، وموثوق.

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:مقاوم خارجي محدد للتيار هوإلزامي. لجهد التشغيل الأمامي معامل درجة حرارة سالب، مما يعني أنه ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة. بدون مقاوم، يمكن أن يتسبب زيادة صغيرة في الجهد في زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار (الانحراف الحراري). يتم حساب قيمة المقاوم باستخدام R = (Vsupply - VF) / IF.
• الإدارة الحرارية:بينما العبوة صغيرة، يجب مراعاة تبديد الطاقة (حتى 60 ملي واط)، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية أو المساحات المغلقة. يمكن أن تعمل مساحة النحاس الكافية في PCB حول الوسائد كمشتت حراري.
• حماية ESD:نفذ ضوابط ESD القياسية في منطقة التجميع. بينما تم تصنيفه لـ 2000 فولت HBM، قد تكون هناك حاجة إلى ثنائيات حماية إضافية على PCB في البيئات عالية الخطورة.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية الواسعة البالغة 140 درجة رؤية جيدة خارج المحور. للضوء المركز، قد تكون هناك حاجة إلى عدسات خارجية أو أدلة ضوء.

8. قيود التطبيق وملاحظة الموثوقية

تتضمن ورقة البيانات إخلاء مسؤولية حرج. هذا LED التجاري القياسيغير مؤهل أو موصى به للاستخدام في تطبيقات الموثوقية العالية أو الحرجة للسلامةبدون استشارة مسبقة وتأهيل محدد. يتضمن هذا صراحةً:

• أنظمة الجيش والفضاء
• أنظمة سلامة وأمن السيارات (مثل مؤشرات الوسائد الهوائية، أضواء الفرامل)
• معدات دعم الحياة الطبية أو التشخيصية

يضمن المواصفات الأداء فقط ضمن الحدود المذكورة وكعنصر فردي. المصمم مسؤول عن ضمان عدم استخدام المنتج خارج هذه المواصفات وملاءمته لعمر التطبيق المقصود وظروفه البيئية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

تقدم عبوة 17-21 توازنًا بين الحجم والأداء. مقارنةً بـ LEDs ذات الرصاص الأكبر (مثل 3 مم أو 5 مم)، فإنها توفر توفيرًا كبيرًا في المساحة وملاءمة أفضل للتجميع الآلي. مقارنةً بالعبوات الأصغر حجمًا على مستوى الشريحة (CSP)، تقدم 17-21 تعاملًا أسهل، وعمليات لحام قياسية، وتبديد حرارة أفضل عادةً بسبب عبوتها المصبوبة ذات الرصاص المعدنية. يوفر استخدام تقنية AlGaInP للون الأخضر كفاءة أعلى وتشبع لوني أفضل مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaP، خاصة في الطيف الأخضر.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما قيمة المقاوم التي يجب أن أستخدمها لمصدر طاقة 5 فولت؟

ج: باستخدام أقصى VF (2.35 فولت) لهامش أمان عند IF=20mA: R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 أوم. سيكون المقاوم القياسي 130 أو 150 أوم مناسبًا. تحقق دائمًا من التيار مع VF الفعلي لتصنيف LED الخاص بك.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 30 مللي أمبير لمزيد من السطوع؟

ج: لا. التقييم الأقصى المطلق لتيار التشغيل الأمامي المستمر (IF) هو 25 مللي أمبير. التشغيل عند 30 مللي أمبير يتجاوز هذا التقييم، مما سيقلل الموثوقية وعمر التشغيل، وقد يتسبب في فشل فوري.

س: تم فتح كيسي منذ 10 أيام. هل لا يزال بإمكاني استخدام LEDs؟

ج: أولاً، تحقق من بطاقة مؤشر الرطوبة. إذا أشارت إلى التعرض (مثل تغيير اللون)، يجب خبز LEDs عند 60°C لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام لطرد الرطوبة ومنع تلف وصلة اللحام أثناء إعادة التدفق.

س: كيف أفسر رموز التصنيف على الملصق؟

ج: يظهر الملصق CAT (تصنيف شدة الإضاءة، مثل N)، HUE (تصنيف الطول الموجي، مثل C14)، و REF (تصنيف الجهد، مثل 1). هذا يخبرك بالنطاق الأدائي المحدد لـ LEDs على تلك البكرة.

س: لماذا تقييم الجهد العكسي 5 فولت فقط؟

ج: لم يتم تصميم LEDs للتشغيل في انحياز عكسي. تقييم 5 فولت هو جهد تحمل للحماية ضد الاتصال العكسي العرضي أثناء الاختبار أو التجميع. لحماية الدائرة ضد الجهود العكسية العابرة، يوصى باستخدام ثنائي خارجي على التوازي (الكاثود إلى الأنود).