ورقة بيانات LED SMD 19-213 برتقالي محمر - أبعاد العبوة - جهد أمامي 2.0 فولت - تبديد طاقة 60 ميلي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح LED 19-213 هو جهاز مثبت على السطح (SMD) مصمم للتطبيقات عالية الكثافة والمصغرة. يستخدم مادة أشباه الموصلات من نوع AlGaInP لبعث ضوء برتقالي محمر. حجمه الصغير وبناؤه الخفيف يجعله مثالياً للتصاميم الإلكترونية الحديثة حيث تكون المساحة محدودة.

1.1 المزايا الأساسية

تشمل المزايا الأساسية لهذا المكون بصمة أصغر بكثير مقارنة بمصابيح LED ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح تقليل حجم اللوحة وزيادة كثافة التعبئة. يتم تعبئته على شريط بعرض 8 مم على بكرة قطرها 7 بوصات لتوافقه مع معدات التركيب الآلي. الجهاز خالٍ من الرصاص، متوافق مع RoHS، متوافق مع لوائح الاتحاد الأوروبي REACH، ويستوفي معايير الخلو من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون).

1.2 التطبيقات المستهدفة

تشمل التطبيقات النموذجية الإضاءة الخلفية للوحات القيادة والمفاتيح، ومؤشرات وإضاءة خلفية في أجهزة الاتصالات مثل الهواتف وأجهزة الفاكس، والإضاءة الخلفية المسطحة للشاشات البلورية السائلة والمفاتيح والرموز، بالإضافة إلى الاستخدام العام كمؤشر.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديدها عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي (IF):25 مللي أمبير. الحد الأقصى للتيار المستمر المسموح به عبر المصباح.
• تيار الذروة الأمامي (IFP):60 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار النبضي، محدد بدورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلو هرتز. لا ينبغي استخدامه للتشغيل المستمر.
• تبديد الطاقة (Pd):60 ميلي واط. أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها دون تجاوز حدودها الحرارية.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):2000 فولت. يشير هذا إلى حساسية الجهاز للكهرباء الساكنة؛ مطلوب إجراءات التعامل المناسبة مع ESD.
• درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي يضمن تشغيل الجهاز ضمنه.
• درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40°C إلى +90°C.
• درجة حرارة اللحام (Tsol):لحام إعادة التدفق: ذروة 260°C لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى. اللحام اليدوي: 350°C لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تحدد هذه المعلمات خرج الضوء والأداء الكهربائي تحت ظروف التشغيل النموذجية (Ta=25°C، IF=20mA).

• شدة الإضاءة (Iv):36.0 مللي كانديلا (الحد الأدنى)، 72.0 مللي كانديلا (الحد الأقصى). تقع القيمة النموذجية ضمن هذا النطاق. يتم تصنيف الناتج الفعلي (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ1/2):120 درجة (نموذجي). تجعل هذه الزاوية الواسعة للرؤية المصباح مناسباً للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة.
• الطول الموجي الذروي (λp):621 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون عنده الانبعاث الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λd):605.5 نانومتر (الحد الأدنى)، 625.5 نانومتر (الحد الأقصى). هذا هو اللون المُدرك للضوء ويتم تصنيفه أيضاً.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):18 نانومتر (نموذجي). عرض الطيف المنبعث عند نصف شدة الذروة.
• الجهد الأمامي (VF):1.75 فولت (الحد الأدنى)، 2.00 فولت (نموذجي)، 2.35 فولت (الحد الأقصى) عند IF=20mA. يتم تصنيف هذه المعلمة ولها تأثير مباشر على تصميم مصدر الطاقة.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند VR=5V. لاحظ أن الجهاز غير مصمم للعمل في الانحياز العكسي؛ هذه المعلمة مخصصة لاختبار تيار التسرب فقط.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات بناءً على معايير رئيسية. يتيح ذلك للمصممين اختيار مكونات تلبي معايير أداء محددة لتطبيقهم.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تعريف الفئات بقيم الحد الأدنى والأقصى لشدة الإضاءة عند IF=20mA.

• الفئة N2:من 36.0 مللي كانديلا إلى 45.0 مللي كانديلا
• الفئة P1:من 45.0 مللي كانديلا إلى 57.0 مللي كانديلا
• الفئة P2:من 57.0 مللي كانديلا إلى 72.0 مللي كانديلا

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تعريف الفئات بقيم الحد الأدنى والأقصى للطول الموجي السائد عند IF=20mA.

• الفئة E1:من 605.5 نانومتر إلى 609.5 نانومتر
• الفئة E2:من 609.5 نانومتر إلى 613.5 نانومتر
• الفئة E3:من 613.5 نانومتر إلى 617.5 نانومتر
• الفئة E4:من 617.5 نانومتر إلى 621.5 نانومتر
• الفئة E5:من 621.5 نانومتر إلى 625.5 نانومتر

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تعريف الفئات بقيم الحد الأدنى والأقصى للجهد الأمامي عند IF=20mA.

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

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة.

4.1 توزيع الطيف

يظهر المنحنى ناتجاً طيفياً نموذجياً يتمركز حول 621 نانومتر (الطول الموجي الذروي) بعرض نطاق يبلغ حوالي 18 نانومتر. وهذا يؤكد خاصية الانبعاث البرتقالي المحمر أحادي اللون لمادة AlGaInP.

4.2 نمط الإشعاع

يوضح الرسم القطبي التوزيع المكاني لشدة الضوء. يتم تأكيد زاوية الرؤية البالغة 120 درجة، مما يظهر نمط انبعاث شبه لامبرتي حيث تكون الشدة أعلى عند 0° (عمودي على الشريحة) وتتناقص تدريجياً نحو الحواف.

4.3 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي

يظهر منحنى IV هذا العلاقة الأسية النموذجية للدايود. يزداد الجهد الأمامي لوغاريتمياً مع التيار. هذا المنحنى ضروري لتحديد نقطة التشغيل وتصميم دائرة تحديد التيار.

4.4 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا المنحنى أن خرج الضوء يتناسب تقريباً مع التيار الأمامي ضمن نطاق التشغيل المحدد. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جداً بسبب زيادة الحرارة.

4.5 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

هذا منحنى حاسم لإدارة الحرارة. تتناقص شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. يظهر المنحنى أن الناتج يمكن أن ينخفض بشكل كبير مع اقتراب درجة الحرارة من الحد الأقصى للتشغيل، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى تبديد حراري كافٍ في البيئات عالية الحرارة.

4.6 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يحدد هذا الرسم البياني أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. لمنع ارتفاع درجة الحرارة وضمان الموثوقية، يجب تقليل التيار الأمامي عند التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية. هذا المنحنى أساسي لتصميم طاقة موثوق.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتميز الجهاز بعبوة SMD قياسية. يوفر الرسم البعدي قياسات حرجة تشمل طول الجسم والعرض والارتفاع وتباعد المساند. جميع التسامحات غير المحددة هي ±0.1 مم. الأبعاد الدقيقة حاسمة لتصميم بصمة PCB وضمان التركيب واللحام المناسبين.

5.2 تحديد القطبية

يتم عادةً تمييز القطب السالب على الجهاز، غالباً بشق أو نقطة أو علامة خضراء على العبوة. اتجاه القطبية الصحيح أثناء التجميع ضروري للوظيفة الصحيحة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يوصى بملف تعريف لحام إعادة تدفق خالٍ من الرصاص: تسخين أولي بين 150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية، وقت فوق السائل (217 درجة مئوية) لمدة 60-150 ثانية، مع أقصى درجة حرارة لا تتجاوز 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. الحد الأقصى لمعدل التسخين هو 6°C/ثانية، والحد الأقصى لمعدل التبريد هو 3°C/ثانية. لا ينبغي إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضرورياً، فيجب أن تكون درجة حرارة طرف المكواة أقل من 350 درجة مئوية، ولا يجب أن تتجاوز مدة التلامس لكل طرف 3 ثوانٍ. استخدم مكواة لحام بسعة 25 واط أو أقل. اترك فاصلًا يزيد عن ثانيتين بين لحام كل طرف لمنع الصدمة الحرارية.

6.3 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس مقاومة للرطوبة مع مجفف. لا يجب فتح الكيس حتى تكون المكونات جاهزة للاستخدام. بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة عند 30 درجة مئوية أو أقل ورطوبة نسبية 60% أو أقل. "عمر التخزين" بعد الفتح هو 168 ساعة (7 أيام). إذا تم تجاوز هذا الوقت أو تغير لون مؤشر المجفف، فإنه يلزم معالجة بالخبز عند 60 ±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات البكرة والشريط

يتم توريد المكونات على شريط حامل بعرض 8 مم ملفوف على بكرة قطرها 7 بوصات. يتم توفير أبعاد البكرة وأبعاد جيوب الشريط الحامل لضمان التوافق مع آلات الاختيار والتركيب الآلية. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة.

7.2 معلومات الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات رئيسية للتتبع والتعريف: رقم منتج العميل (CPN)، رقم المنتج (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، تصنيف شدة الإضاءة (CAT)، تصنيف اللونية/الطول الموجي السائد (HUE)، تصنيف الجهد الأمامي (REF)، ورقم الدفعة (LOT No).

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تحديد التيار

هام:يجب دائماً استخدام مقاومة تحديد تيار خارجية على التوالي مع المصباح. للجهد الأمامي معامل درجة حرارة سالب وتحمّل ضيق، مما يعني أن زيادة صغيرة في جهد المصدر يمكن أن تسبب زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار. يجب حساب قيمة المقاومة بناءً على جهد المصدر (Vs)، والجهد الأمامي الأقصى (VF_max من الفئة)، والتيار الأمامي المطلوب (IF)، باستخدام الصيغة: R = (Vs - VF_max) / IF.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن العبوة صغيرة، إلا أنه يجب مراعاة تبديد الطاقة (حتى 60 ميلي واط)، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بتيارات عالية. استخدم منحنى التخفيض لاختيار تيار تشغيل مناسب. تأكد من أن اللوحة PCB لديها مساحة نحاسية كافية أو ثقوب حرارية لتصريف الحرارة بعيداً عن مساند LED، خاصة في المساحات المغلقة أو التصاميم عالية الكثافة.

8.3 التصميم البصري

توفر زاوية الرؤية البالغة 120 درجة إضاءة واسعة منتشرة. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب ضوءاً مركزاً أو موجهاً، ستكون البصريات الثانوية (العدسات، أدلة الضوء) ضرورية. يضمن لون الراتنج الشفاف المائي الحد الأدنى من امتصاص الضوء المنبعث.

9. المقارنة والتمييز التقني

مقارنة بمصابيح LED ذات الثقب القديمة، يوفر نوع SMD هذا بصمة ومظهراً خارجياً أقل بكثير، مما يتيح منتجات نهائية أرق وأكثر إحكاما. توافقه مع التجميع الآلي يقلل تكاليف التصنيع ويحسن دقة التركيب. توفر تكنولوجيا AlGaInP كفاءة عالية ونقاء لوني جيد في الطيف البرتقالي الأحمر. يمنح نظام التصنيف الشامل المصممين القدرة على اختيار مكونات ذات خصائص بصرية وكهربائية مضبوطة بإحكام، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب مظهراً موحداً أو مطابقة تيار دقيقة في المصفوفات.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 ما هو الغرض من رموز التصنيف المختلفة؟

يضمن التصنيف اتساق اللون والسطوع داخل دفعة الإنتاج. على سبيل المثال، في مصفوفة من مصابيح LED، سيؤدي تحديد نفس فئات شدة الإضاءة (CAT) والطول الموجي السائد (HUE) إلى مظهر بصري موحد. يمكن أن يساعد تحديد فئة الجهد الأمامي (REF) في تصميم دوائر تشغيل أبسط وأكثر تجانساً.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا المصباح دون مقاومة تحديد تيار؟

No.هذا غير موصى به بشدة ومن المرجح أن يؤدي إلى فشل فوري. خاصية V-I للمصباح أسية، وحتى مصدر جهد منظم به ضوضاء طفيفة أو تحمّل يمكن أن يتسبب في تجاوز التيار للحد الأقصى المطلق.

10.3 لماذا يوجد حد زمني للتخزين بعد فتح الكيس؟

يمكن أن تمتص عبوات SMD الرطوبة من الغلاف الجوي. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحبوسة أن تتبخر بسرعة، مما يخلق ضغطاً داخلياً قد يتسبب في تشقق العبوة ("الفرقعة"). عمر التخزين البالغ 168 ساعة وتعليمات الخبز ضرورية لمنع هذا النمط من الفشل.

10.4 كيف أفسر تصنيف تيار الذروة الأمامي؟

تيار الذروة الأمامي 60 مللي أمبير (IFP) مخصص للتشغيل النبضي فقط، بدورة عمل 10% (1/10) وتردد 1 كيلو هرتز. لا ينبغي استخدامه لتحديد حجم تيار التشغيل المستمر. الحد الأقصى للتيار المستمر المستمر هو 25 مللي أمبير (IF). يمكن استخدام النبضات للتعددية أو تحقيق سطوع لحظي أعلى، ولكن يجب أن يظل متوسط التيار وتبديد الطاقة ضمن الحدود.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات حالة لوحدة تحكم صناعية.تتطلب اللوحة مؤشرات برتقالية محمرة متعددة موحدة. سيختار المصمم أولاً فئة شدة الإضاءة المناسبة (مثل P1 للسطوع المتوسط) وفئة الطول الموجي السائد (مثل E3 لدرجة لون برتقالية محددة) لضمان الاتساق البصري عبر جميع المؤشرات. سيتم تصميم دائرة تشغيل تيار ثابت مضبوطة على 20 مللي أمبير، مع حساب قيمة مقاومة تحديد التيار باستخدام أقصى VF من فئة الجهد المختارة (مثل الفئة 1: 2.15 فولت كحد أقصى). سيتضمن تخطيط اللوحة PCB تخفيفاً حرارياً كافياً لمساند LED، حيث قد تتعرض العلبة لدرجات حرارة محيطة مرتفعة. سوف يتبع فريق الإنتاج إجراءات التعامل مع الرطوبة، وجدولة تجميع اللوحة خلال عمر التخزين بعد فتح البكرة أو تنفيذ دورة الخبز اللازمة.

12. مبدأ التشغيل

يعتمد هذا المصباح على شريحة أشباه موصلات مصنوعة من فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم (AlGaInP). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد تشغيل الدايود (حوالي 1.8-2.2 فولت)، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات. تتحد هذه حاملات الشحنة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، برتقالي محمر (~621 نانومتر). يتم تغليف الشريحة في راتنج إيبوكسي شفاف المائي يحمي أشباه الموصلات، ويشكل حزمة خرج الضوء، ويوفر الهيكل الميكانيكي للتركيب السطحي.

13. الاتجاهات التكنولوجية

الاتجاه العام في مصابيح LED SMD هو نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، وحجم عبوات أصغر لزيادة الكثافة، وتحسين الموثوقية تحت الظروف القاسية (درجة حرارة أعلى، رطوبة). هناك أيضاً تركيز على تحمّلات تصنيف أضيق لتلبية متطلبات تطبيقات مثل شاشات الألوان الكاملة وإضاءة السيارات، حيث يكون اتساق اللون والسطوع أمراً بالغ الأهمية. علاوة على ذلك، تهدف التطورات في مواد التغليف إلى تحسين مقاومة الإجهاد الحراري وتدهور الضوء الأزرق/الأشعة فوق البنفسجية لفترات تشغيل أطول. يعكس الانتقال إلى المواد الخالية من الرصاص والهالوجين، كما هو الحال في هذا المكون، اتجاهات بيئية وتنظيمية أوسع في صناعة الإلكترونيات.