ورقة بيانات LED SMD 19-217 - برتقالي محمر - زاوية رؤية 120° - تيار أمامي 5 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 19-217 مصباح LED من نوع جهاز التركيب السطحي (SMD) مُصمم للتجميعات الإلكترونية الحديثة والمدمجة. يستخدم شريحة من مادة AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم جاليوم إنديوم) لإنتاج ضوء بلون برتقالي محمر. تكمن ميزته الأساسية في مساحته المختزلة بشكل كبير مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح كثافة تعبئة أعلى على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs)، ويقلل من متطلبات التخزين، ويساهم في النهاية في تصغير حجم المعدات النهائية. المكون خفيف الوزن، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تكون فيها المساحة والوزن قيودًا حرجة.

1.1 المزايا الأساسية

• التصغير:تتيح حزمة SMD تصميمات لوحات دوائر أصغر.
• التوافق مع الأتمتة:يتم توريده على شريط بعرض 8 مم على بكرات مقاس 7 بوصات، وهو متوافق بالكامل مع معدات التركيب الآلي عالية السرعة.
• التوافق مع العمليات:مناسب لكل من عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري.
• الامتثال البيئي:المنتج خالٍ من الرصاص، ومتوافق مع معايير RoHS، وEU REACH، وخالٍ من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون).

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا المصباح متعدد الاستخدامات ويجد تطبيقًا في أدوار الإضاءة والتشوير المختلفة، بما في ذلك:

• الإضاءة الخلفية للوحات العدادات، والمفاتيح، والرموز.
• مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية لوحة المفاتيح في أجهزة الاتصالات مثل الهواتف وأجهزة الفاكس.
• مصابيح مؤشر للأغراض العامة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

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
• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):60 مللي أمبير (بدورة عمل 1/10، تردد 1 كيلو هرتز)
• تبديد الطاقة (P_d):60 ملي واط
• تفريغ الكهرباء الساكنة (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):2000 فولت
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40°C إلى +85°C
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +90°C
• درجة حرارة اللحام (T_sol):إعادة التدفق: 260°C كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ؛ يدويًا: 350°C كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تم القياس عند درجة حرارة محيطة (T_a) قدرها 25°C وتيار اختبار قياسي (I_F) قدره 5 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_v):14.5 مللي شمعة (الحد الأدنى)، 36.0 مللي شمعة (الحد الأقصى). ينطبق تسامح ±11%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي). تضمن هذه الزاوية الواسعة رؤية جيدة من منظورات مختلفة.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):621 نانومتر (نموذجي).
• الطول الموجي السائد (λ_d):605.5 نانومتر (الحد الأدنى)، 625.5 نانومتر (الحد الأقصى). ينطبق تسامح ±1 نانومتر. تحدد هذه المعلمة اللون المُدرك.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):18 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف للضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي (V_F):1.7 فولت (الحد الأدنى)، 2.2 فولت (الحد الأقصى) عند I_F=5mA. ينطبق تسامح ±0.05V. هذا أمر بالغ الأهمية لحساب مقاومة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5V. لم يتم تصميم الجهاز للعمل في انحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على معلمات رئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

تم التصنيف عند I_F= 5 مللي أمبير.

• L2:14.5 – 18.0 مللي شمعة
• M1:18.0 – 22.5 مللي شمعة
• M2:22.5 – 28.5 مللي شمعة
• N1:28.5 – 36.0 مللي شمعة

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

تم التصنيف عند I_F= 5 مللي أمبير. يرتبط هذا مباشرة بدرجة اللون البرتقالي المحمر.

• E1:605.5 – 609.5 نانومتر
• E2:609.5 – 613.5 نانومتر
• E3:613.5 – 617.5 نانومتر
• E4:617.5 – 621.5 نانومتر
• E5:621.5 – 625.5 نانومتر

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

تم التصنيف عند I_F= 5 مللي أمبير. مهم لتصميم دوائر دفع تيار موحدة عبر مصابيح LED متعددة.

• 19:1.7 – 1.8 فولت
• 20:1.8 – 1.9 فولت
• 21:1.9 – 2.0 فولت
• 22:2.0 – 2.1 فولت
• 23:2.1 – 2.2 فولت

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة ضرورية لفهم سلوك الـ LED تحت ظروف تشغيل مختلفة.

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

تُظهر هذه العلاقة غير الخطية أن زيادة صغيرة في الجهد تتجاوز V_Fالنموذجي يمكن أن تسبب زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار. يؤكد هذا على الضرورة المطلقة لاستخدام مقاومة تحديد تيار أو محرك تيار ثابت على التوالي مع الـ LED.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

يزداد خرج الضوء مع زيادة التيار الأمامي ولكن ليس بشكل خطي. قد يؤدي التشغيل فوق التيار المستمر الموصى به (25 مللي أمبير) إلى زيادة السطوع ولكنه سيقلل من العمر الافتراضي والموثوقية بسبب زيادة درجة حرارة الوصلة.

4.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

تقل شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. يُعد هذا التخفيض الحراري اعتبارًا بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة. يُظهر المنحنى الأداء من -40°C إلى +100°C.

4.4 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يحدد هذا المنحنى أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. لمنع ارتفاع درجة الحرارة، يجب تقليل الحد الأقصى للتيار عند التشغيل فوق درجة حرارة معينة (عادة 25°C).

4.5 التوزيع الطيفي

يُظهر الرسم البياني الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة، متمركزًا حول الطول الموجي الذروي البالغ 621 نانومتر. يحدد شكل هذا المنحنى وعرضه (18 نانومتر) نقاء اللون.

4.6 نمط الإشعاع

رسم قطبي يوضح التوزيع الزاوي لشدة الضوء، مؤكدًا زاوية الرؤية البالغة 120 درجة حيث تنخفض الشدة إلى نصف قيمتها القصوى.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

يأتي الـ LED في حزمة SMD قياسية. يتم تحديد الأبعاد الدقيقة (الطول، العرض، الارتفاع) وتخطيط الوسادات في رسم الحزمة داخل ورقة البيانات. يتضمن الرسم الأبعاد الحرجة مثل تباعد الأطراف ونمط المساحة الموصى به على PCB لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي. يتميز المكون بعدسة راتنجية شفافة. يُشار إلى القطبية بواسطة علامة على العبوة أو بتصميم وسادة غير متماثل (عادةً ما تكون وسادة الكاثود مُعلَّمة أو لها شكل مختلف). يجب على المصممين الرجوع إلى رسم الأبعاد المحدد لإنشاء البصمة بدقة.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق (خالي من الرصاص)

عملية حرجة للتجميع الموثوق.

• التسخين المسبق:150–200°C لمدة 60–120 ثانية.
• الوقت فوق نقطة الانصهار (217°C):60–150 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى:260°C كحد أقصى.
• الوقت عند القمة:10 ثوانٍ كحد أقصى.
• معدل التسخين:6°C/ثانية كحد أقصى.
• معدل التبريد:3°C/ثانية كحد أقصى.

مهم:يجب عدم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين على نفس مصباح LED.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي لا مفر منه:

• استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف < 350°C.
• حدد وقت التلامس إلى 3 ثوانٍ لكل طرف.
• استخدم مكواة بقوة 25 واط أو أقل.
• اترك فاصلًا زمنيًا لا يقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف لمنع الصدمة الحرارية.

6.3 التخزين وحساسية الرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف.

• لا تفتحالكيس حتى تكون جاهزًا للاستخدام.
• بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية.
• "عمر التخزين المفتوح" بعد الفتح هو 168 ساعة (7 أيام).
• إذا تم تجاوز عمر التخزين المفتوح أو أشار المجفف إلى امتصاص الرطوبة، يلزم معالجة بالخبز: 60 ±5°C لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

7. معلومات التغليف والطلب

التغليف القياسي هو 3000 قطعة لكل بكرة. يتم تحديد أبعاد البكرة والشريط الحامل وشريط الغطاء لضمان التوافق مع المعدات الآلية. يوفر الملصق على البكرة معلومات رئيسية للتتبع والتطبيق الصحيح: رقم المنتج (P/N)، الكمية (QTY)، ورموز التصنيف المحددة لشدة الإضاءة (CAT)، والطول الموجي السائد (HUE)، والجهد الأمامي (REF).

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تحديد التيار إلزامي

يجب دائمًا استخدام مقاومة تحديد تيار خارجية على التوالي مع الـ LED. يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F, حيث V_Fهو الجهد الأمامي لـ LED عند التيار المطلوب I_F. استخدم دائمًا أقصى V_Fمن ورقة البيانات لتصميم متحفظ لمنع التيار الزائد.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من صغر حجم الحزمة، فإن تبديد الطاقة (حتى 60 ملي واط) يولد حرارة. تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على PCB (وسائد تخفيف حرارية) حول وسادات لحام الـ LED للمساعدة في تبديد الحرارة، خاصة عند التشغيل بتيارات عالية أو في بيئات دافئة. التزم بمنحنى تخفيض التيار الأمامي.

8.3 الحماية من الكهرباء الساكنة (ESD)

على الرغم من تصنيفه لـ 2000 فولت HBM، يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع الكهرباء الساكنة أثناء التجميع والتعامل لمنع التلف الكامن.

9. المقارنة والتمييز التقني

يقدم مصباح LED 19-217، القائم على تقنية AlGaInP، مزايا مميزة لتطبيقات اللون البرتقالي المحمر مقارنة بتقنيات أخرى مثل AllnGaP أو مصابيح LED المفلترة. توفر AlGaInP عادةً كفاءة إضاءة أعلى واستقرار لوني أفضل مع تغيرات درجة الحرارة والتيار للألوان في طيف الأحمر إلى الكهرماني. زاوية رؤيته البالغة 120 درجة أوسع من العديد من مصابيح LED "ذات الرؤية العلوية"، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة. يوفر شكل SMD سماكة أقل وملاءمة أفضل للتجميع الآلي مقارنة بنظائره ذات الثقب المار.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 لماذا يحتاج مصباح LED الخاص بي إلى مقاومة؟

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. خاصية I-V الخاصة بها أسية، مما يعني أن زيادة صغيرة في الجهد تسبب زيادة كبيرة في التيار، مما يمكن أن يدمر الـ LED على الفور. تقوم المقاومة بتحديد التيار إلى قيمة آمنة ومحددة.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بمصدر طاقة 5 فولت؟

نعم، ولكن يجب عليك استخدام مقاومة على التوالي. على سبيل المثال، لتحقيق I_F=5mA مع V_supply=5V و V_Fنموذجي =2.0V، ستكون قيمة المقاومة R = (5V - 2.0V) / 0.005A = 600 أوم. استخدم قيمة قياسية مثل 620 أوم.

10.3 ماذا يحدث إذا تجاوزت درجة حرارة أو وقت اللحام القصوى؟

يمكن للحرارة المفرطة أن تتلف شريحة أشباه الموصلات الداخلية، أو وصلات الأسلاك، أو عدسة الإيبوكسي، مما يؤدي إلى فشل فوري أو تقليل الموثوقية طويلة المدى (انخفاض خرج الضوء، تحول اللون). اتبع دائمًا الملف الموصى به.

10.4 كيف أفسر رموز التصنيف (Bin Codes) على الملصق؟

تخبرك رموز التصنيف (مثل: CAT: N1, HUE: E4, REF: 21) بمجموعة الأداء المحددة لمصابيح LED على تلك البكرة. "N1" تعني أن شدة الإضاءة بين 28.5-36.0 مللي شمعة، "E4" تعني أن الطول الموجي السائد هو 617.5-621.5 نانومتر، و "21" تعني أن الجهد الأمامي هو 1.9-2.0V. هذا يسمح بأداء متسق في منتجك.

11. دراسة حالة للتصميم والاستخدام

السيناريو:تصميم لوحة مؤشرات حالة لوحدة تحكم صناعية. تتطلب اللوحة مؤشرات متعددة باللون البرتقالي المحمر يجب أن تكون ساطعة بشكل موحد ولها نفس درجة اللون، ومرئية من زاوية واسعة من قبل المشغل.

التنفيذ:

1. اختيار المكون:تم اختيار مصباح LED 19-217 لشكله SMD (يسهل التجميع الآلي)، وزاوية الرؤية الواسعة 120°، وتوفر نظام التصنيف لضمان الاتساق.
2. تصميم الدائرة:يتوفر خط طاقة 5 فولت. استهداف I_F= 5 مللي أمبير لعمر افتراضي طويل وسطوع معتدل. باستخدام أقصى V_Fبقيمة 2.2 فولت لتصميم متحفظ: R = (5V - 2.2V) / 0.005A = 560 أوم. يتم وضع مقاومة 560Ω، 1/8W على التوالي مع كل LED.
3. تخطيط PCB:يتم وضع مصابيح LED بتباعد كافٍ. تتبع بصمة PCB نمط المساحة الموصى به من ورقة البيانات. يتم توصيل صب نحاسي إضافي بوسادة الكاثود لتحسين حراري طفيف.
4. التوريد:يتم طلب مصابيح LED مع تحديد متطلبات تصنيف ضيقة (مثل: CAT: M2 أو N1, HUE: E3 أو E4) لضمان التوحيد البصري عبر جميع المؤشرات على اللوحة.
5. التجميع:يتم تجميع المكونات باستخدام ملف تعريف إعادة تدفق قياسي خالٍ من الرصاص، مع الالتزام الصارم بحدود الوقت ودرجة الحرارة.

ينتج عن هذا النهج لوحة مؤشرات موثوقة ومتسقة وذات مظهر احترافي.

12. مبدأ التشغيل

يتم إنتاج الضوء من خلال عملية تسمى الإضاءة الكهربائية (Electroluminescence). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج للديود، يتم حقق الإلكترونات من أشباه الموصلات من النوع n والفجوات من أشباه الموصلات من النوع p في المنطقة النشطة (بئر الكم في طبقة AlGaInP). عندما تتحد هذه الإلكترونات والفجوات، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، برتقالي محمر (~621 نانومتر). تعمل حزمة راتنج الإيبوكسي الشفافة كعدسة، تشكل خرج الضوء إلى نمط الإشعاع المطلوب.

13. اتجاهات التكنولوجيا

الاتجاه العام في مصابيح LED المؤشرة مثل 19-217 هو نحو كفاءة أعلى دائمًا (مزيد من خرج الضوء لكل وحدة مدخل كهربائي)، مما يقلل من استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة. هناك أيضًا دفع مستمر نحو التصغير، مما يؤدي إلى أحجام عبوات أصغر (مثل 0402، 0201 متري) مع الحفاظ على الأداء البصري أو تحسينه. تستمر التطورات في مواد الفوسفور وأشباه الموصلات في تحسين تجسيد الألوان والاستقرار والعمر الافتراضي. علاوة على ذلك، أصبح دمج الإلكترونيات التحكمية (مثل محركات التيار الثابت) مباشرة في عبوات LED أكثر شيوعًا لتصميم مبسط. تظل تقنية AlGaInP الأساسية معيارًا عالي الأداء للألوان الحمراء والبرتقالية والكهرمانية بسبب كفاءتها واستقرارها.