ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD 91-21SUGC/S400-A4/TR7 - 2.0x1.25x1.1 مم - 3.5 فولت - 25 مللي أمبير - أخضر ساطع - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

ثنائي باعث الضوء 91-21SUGC/S400-A4/TR7 هو جهاز مثبت على السطح (SMD) مصمم للتجميعات الإلكترونية المدمجة عالية الكثافة. يتميز بناتج ضوء أخضر ساطع باستخدام تقنية شريحة إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN) مغلفة براتنج صافٍ مثل الماء. تتيح بصمته المصغرة تقليصًا كبيرًا في حجم لوحة الدوائر المطبوعة وأبعاد المعدات، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات المقيدة بالمساحة.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

• التصغير:التغليف أصغر بكثير من المكونات التقليدية ذات الأطراف، مما يسهل تصميمات لوحات أصغر، وكثافة تعبئة أعلى للمكونات، ويقلل من متطلبات التخزين.
• التوافق مع الأتمتة:يتم توريده على شريط بعرض 12 مم على بكرات قطر 7 بوصات، وهو متوافق تمامًا مع معدات التجميع الآلي (pick-and-place)، مما يضمن دقة وضع عالية وكفاءة تصنيع.
• الامتثال البيئي:المنتج خالي من الرصاص، ومتوافق مع معايير RoHS، وEU REACH، وخالي من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl <1500 جزء في المليون).
• التصميم خفيف الوزن:وزنه الضئيل مفيد للأجهزة الإلكترونية المحمولة والمصغرة.
• التغليف القياسي:يتوافق مع تغليف معيار EIA لتوافق صناعي واسع.

2. المواصفات الفنية والتفسير المتعمق

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار التقاطع.
• تيار الانحياز الأمامي (I_F):25 مللي أمبير تيار مستمر. لا يجب أن يتجاوز تيار التشغيل المستمر هذه القيمة.
• تيار الانحياز الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير عند دورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلوهرتز. مناسب للتشغيل النبضي وليس للتيار المستمر.
• تبديد الطاقة (P_d):95 ملي واط. أقصى طاقة يمكن للتغليف تبديدها، وتحسب كـ V_F* I_F.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:-40°C إلى +85°C (تشغيل)، -40°C إلى +90°C (تخزين). يضمن الموثوقية عبر نطاق بيئي واسع.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):150 فولت (نموذج جسم الإنسان). يتطلب احتياطات معالجة ESD قياسية أثناء التجميع.
• درجة حرارة اللحام:يتحمل لحام إعادة التدفق عند 260°C لمدة 10 ثوانٍ أو اللحام اليدوي عند 350°C لمدة 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية @ T_a=25°C

هذه هي معلمات الأداء النموذجية تحت ظروف الاختبار القياسية (I_F=20mA).

• شدة الإضاءة (I_v):2000-2300 ميلي كانديلا (نموذجي). هذا السطوع العالي مناسب لتطبيقات المؤشر والإضاءة الخلفية.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):25° (نموذجي). زاوية رؤية ضيقة نسبيًا، توفر ناتج ضوء موجه.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):518 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون عنده الانبعاث الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d):525 نانومتر (نموذجي). اللون المُدرك للضوء.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):35 نانومتر (نموذجي). نطاق الأطوال الموجية المنبعثة، ومركزه حول الذروة.
• جهد الانحياز الأمامي (V_F):3.5 فولت (نموذجي)، 4.3 فولت (أقصى) @ 20 مللي أمبير. محدد تيار ثابت أو مقاومة متسلسلة إلزاميان لتقييد التيار، حيث أن V_Fله معامل درجة حرارة سالب.
• تيار الانحياز العكسي (I_R):50 ميكرو أمبير (أقصى) @ V_R=5V. الجهاز غير مصمم للتشغيل العكسي؛ هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى استخدام نظام تصنيف للمعلمات الرئيسية، كما هو موضح في شرح الملصق (CAT, HUE, REF). يضمن هذا النظام اتساق اللون والسطوع ضمن نطاق محدد.

• رتبة شدة الإضاءة (CAT):تصنف الثنائي الباعث للضوء بناءً على ناتج الإضاءة المقاس (على سبيل المثال، 2000-2300 ميلي كانديلا تمثل رتبة واحدة).
• رتبة الطول الموجي السائد (HUE):تصنف الثنائي الباعث للضوء بناءً على طوله الموجي السائد (حوالي 525 نانومتر)، مما يتحكم في الدرجة الدقيقة للون الأخضر.
• رتبة جهد الانحياز الأمامي (REF):تصنف الثنائي الباعث للضوء بناءً على انخفاض جهد الانحياز الأمامي عند تيار محدد، مما يساعد في تصميم الدائرة لتحقيق قيادة تيار متسقة.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى "منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية". بينما لا يتم عرضها في النص المقدم، فإن هذه المنحنيات تشمل عادةً:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الانحياز الأمامي:تُظهر كيف يزداد ناتج الضوء مع زيادة التيار، عادةً بعلاقة شبه خطية قبل التشبع.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:توضح انخفاض ناتج الضوء مع زيادة درجة حرارة التقاطع.
• جهد الانحياز الأمامي مقابل تيار الانحياز الأمامي:منحنى خاصية IV للثنائي.
• جهد الانحياز الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة:يُظهر معامل درجة الحرارة السالب لـ V_F.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يُمثل الشدة مقابل الطول الموجي، يُظهر الذروة عند ~518 نانومتر وعرض النطاق ~35 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد مخطط التغليف

تغليف 91-21 له أبعاد اسمية 2.0 مم (طول) × 1.25 مم (عرض) × 1.1 مم (ارتفاع). التسامح هو ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يوضح الرسم معرّف الكاثود، شكل العدسة، ومواقع الأطراف.

5.2 تحديد القطبية

يتضمن التغليف علامة بصرية (عادةً شق أو نقطة خضراء على جانب الكاثود) لتحديد طرف الكاثود، وهو أمر بالغ الأهمية للتوجيه الصحيح على لوحة الدوائر المطبوعة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق (خالي من الرصاص)

• التسخين المسبق:150-200°C لمدة 60-120 ثانية. أقصى معدل صعود: 3°C/ثانية.
• الوقت فوق السائل (217°C):60-150 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى:260°C كحد أقصى، تُحفظ لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى.
• الوقت فوق 255°C:30 ثانية كحد أقصى.
• معدل التبريد:أقصى 6°C/ثانية.
• دورات إعادة التدفق:حد أقصى مرتين.

6.2 اللحام اليدوي

إذا لزم الأمر، استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف <350°C، سعة <25 واط، وقلل وقت التلامس إلى 3 ثوانٍ لكل طرف. اسمح بفاصل 2 ثانية بين لحام كل طرف.

6.3 التخزين والحساسية للرطوبة

هذا المكون حساس للرطوبة (MSL).

• قبل الفتح:قم بالتخزين عند ≤30°C / ≤90% رطوبة نسبية.
• بعد الفتح (عمر الأرضية):72 ساعة عند ≤30°C / ≤60% رطوبة نسبية.
• إعادة التجفيف:إذا تغير مؤشر المجفف أو تم تجاوز عمر الأرضية، قم بالتجفيف عند 60±5°C لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

6.4 احتياطات حرجة

• تحديد التيار:مقاومة متسلسلة خارجية هيإلزاميةلمنع الانحراف الحراري والاحتراق بسبب معامل درجة الحرارة السالب لـ V_F.
• تجنب الإجهاد:تجنب الإجهاد الميكانيكي على الثنائي الباعث للضوء أثناء اللحام ولا تشوه لوحة الدوائر المطبوعة بعد التجميع.
• الإصلاح:غير موصى به. إذا كان لا مفر منه، استخدم مكواة لحام برأسين لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد وتجنب الصدمة الحرارية. تحقق من الأداء بعد الإصلاح.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات التغليف

• الشريط الحامل:عرض 12 مم، بكرة قطر 7 بوصات.
• الكمية لكل بكرة:1000 قطعة.
• كيس مقاوم للرطوبة:معبأ مع مجفف في كيس ألومنيوم محكم مقاوم للرطوبة.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على المعلومات التالية: رقم منتج العميل (CPN)، رقم المنتج (P/N)، رقم الدفعة (LOT No.)، كمية التعبئة (QTY)، ورموز التصنيف لشدة الإضاءة (CAT)، والطول الموجي السائد (HUE)، وجهد الانحياز الأمامي (REF).

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشرات الحالة في الإلكترونيات الاستهلاكية (معدات الصوت/الفيديو، الأجهزة التي تعمل بالبطارية).
• الإضاءة الخلفية لألواح LCD، مفاتيح الغشاء، ورموز الأجهزة.
• المؤشر والإضاءة الخلفية في معدات أتمتة المكاتب (الطابعات، الماسحات الضوئية).
• الإضاءة الخلفية لمفاتيح لوحة القيادة ولوحة التحكم في مقصورات السيارات.
• أضواء المؤشر في أجهزة الاتصالات (الهواتف، أجهزة الفاكس).

8.2 اعتبارات التصميم

• دائرة القيادة:استخدم دائمًا مصدر تيار ثابت أو مقاومة محددة للتيار على التوالي مع الثنائي الباعث للضوء. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_المصدر- V_F) / I_F.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من انخفاض الطاقة، تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية على لوحة الدوائر المطبوعة أو فتحات حرارية إذا كان التشغيل عند درجات حرارة محيطة عالية أو أقصى تيار للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود.
• حماية ESD:نفذ حماية ESD على خطوط الإدخال إذا كان الثنائي الباعث للضوء معرضًا لواجهات المستخدم.
• التصميم البصري:زاوية الرؤية 25° توفر حزمة ضوء مركزة. ضع في اعتبارك مواسير ضوئية أو موزعات ضوء إذا كانت هناك حاجة لإضاءة أوسع.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنةً بثنائيات LED القديمة ذات الثقب المار أو حزم SMD الأكبر، يقدم 91-21:

• ميزة الحجم:واحدة من أصغر حزم SMD LED القياسية، مما يتيح التصغير الفائق.
• كفاءة السطوع:شدة إضاءة عالية بالنسبة لحجمها واستهلاك الطاقة، وذلك بفضل تقنية InGaN.
• جاهزية الأتمتة:تغليف الشريط والبكرة مُحسَّن للتجميع عالي السرعة، مما يقلل تكلفة التصنيع مقارنة بالإدخال اليدوي.
• الريادة في الامتثال:الامتثال الكامل للوائح البيئية الحديثة (RoHS, REACH, خالي من الهالوجين) هو متطلب قياسي ولكنه يظل ميزة تمييزية رئيسية ضد الأجزاء القديمة غير الممتثلة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س1: لماذا مقاومة التسلسل ضرورية تمامًا؟

ج1: جهد الانحياز الأمامي (V_F) ينخفض مع ارتفاع درجة حرارة تقاطع الثنائي الباعث للضوء. بدون عنصر محدد للتيار، يمكن أن يؤدي زيادة صغيرة في جهد المصدر أو انخفاض في V_Fإلى زيادة كبيرة وغير مسيطر عليها في التيار، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة بسرعة والفشل.

س2: هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي الباعث للضوء بمصدر 5 فولت مباشرة؟

ج2: لا. مع V_Fنموذجي 3.5 فولت، فإن توصيله مباشرة بـ 5 فولت سيحاول تمرير تيار مرتفع جدًا، مما يدمره على الفور. مقاومة متسلسلة مطلوبة. على سبيل المثال، استهداف I_F=20mA: R = (5V - 3.5V) / 0.02A = 75Ω (استخدم القيمة القياسية الأقرب، على سبيل المثال، 75Ω أو 82Ω).

س3: ماذا يعني "عمر الأرضية" البالغ 72 ساعة؟

ج3: بعد فتح الكيس المقاوم للرطوبة، يمكن تعريض المكونات لظروف المصنع المحيطة (≤30°C/60% رطوبة نسبية) لمدة تصل إلى 72 ساعة قبل أن يجب لحامها. تجاوز هذا الوقت يعرض لخطر تشقق الفشار أثناء إعادة التدفق بسبب تبخر الرطوبة الممتصة. يجب إعادة تجفيف الأجزاء غير المستخدمة (إعادة التجفيف).

س4: كيف أحدد القطبية الصحيحة؟

ج4: راجع رسم مخطط التغليف. يتم تمييز الكاثود عادةً بنقطة خضراء في الأعلى أو شق/حافة مائلة على جانب واحد من التغليف. يجب أن تعكس طباعة الحرير لموضع القدم على لوحة الدوائر المطبوعة هذه العلامة.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم مؤشر بطارية منخفضة لجهاز محمول.

يجب أن يكون الثنائي الباعث للضوء ساطعًا، صغيرًا، ومنخفض الطاقة. 91-21SUGC هو خيار ممتاز.

التنفيذ:استخدم دبوس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة لقيادة الثنائي الباعث للضوء. يمكن للدبوس استيعاب/توفير حتى 20 مللي أمبير. قم بتوصيل أنود الثنائي الباعث للضوء بدبوس GPIO عبر مقاومة محددة للتيار. قم بتوصيل الكاثود بالأرض. احسب قيمة المقاومة بناءً على V_OHلوحدة التحكم الدقيقة (على سبيل المثال، 3.3 فولت). R = (3.3V - 3.5V) / 0.02A = -10Ω. تشير هذه القيمة السالبة إلى أن 3.3 فولت غير كافية لتحيز الثنائي الباعث للضوء أماميًا إلى 20 مللي أمبير. الحل: إما قيادة الثنائي الباعث للضوء بتيار أقل (على سبيل المثال، 10 مللي أمبير: R = (3.3V-3.5V)/0.01A، لا يزال مشكلة) أو استخدم GPIO للتحكم في مفتاح ترانزستور متصل بسكة جهد أعلى (على سبيل المثال، جهد البطارية) مع مقاومة متسلسلة مناسبة. توضح هذه الحالة أهمية مطابقة جهد القيادة مع V_F.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد هذا الثنائي الباعث للضوء على شريحة أشباه موصلات من إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN). عند تطبيق جهد انحياز أمامي يتجاوز جهد تقاطع الثنائي، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. في نظام المادة هذا، يتم إصدار الطاقة المنطلقة أثناء إعادة التركيب كفوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، أخضر ساطع (~525 نانومتر). يعمل راتنج الإيبوكسي الصافي مثل الماء كغلاف واقي وعدسة أولية، مشكلاً حزمة ناتج الضوء.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتبع تطوير ثنائيات LED من نوع SMD مثل حزمة 91-21 عدة اتجاهات صناعية رئيسية:التصغيريستمر في دفع أحجام الحزم للأسفل مع الحفاظ على الناتج البصري أو تحسينه.زيادة الكفاءةمن خلال التقدم في النمو الطبقي وتصميم الشرائح يؤدي إلى لومن أعلى لكل واط.تعزيز الموثوقيةيتم تحقيقه بمواد تغليف محسنة وتصميمات إدارة حرارية.نطاقات ألوان أوسعفي الإضاءة الخلفية للشاشات تدفع نحو ثنائيات LED ذات نطاقات طيفية أضيق وتحكم أكثر دقة في الطول الموجي.التكاملهو اتجاه آخر، حيث يتم دمج حزم متعددة الشرائح (RGB، أبيض) وقيادات LED في وحدات واحدة. يمثل 91-21 نقطة ناضجة ومحسنة للغاية في تطور ثنائيات LED من نوع SMD أحادية اللون لفئة المؤشرات.