ورقة بيانات LED SMD 23-22C/S2BHC-B30/2A - 2.3x2.2 مم - 2.0V/3.3V - 60mW/95mW - برتقالي لامع وأزرق - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 23-22C/S2BHC-B30/2A مكون LED صغيرًا مُثبتًا على السطح، مُصممًا للتطبيقات ذات الكثافة العالية على اللوحات. وهو متوفر بنوعين متميزين من الرقائق: رقاقة S2، التي تُصدر لونًا برتقاليًا لامعًا باستخدام مادة AlGaInP، ورقاقة BH، التي تُصدر لونًا أزرقًا باستخدام مادة InGaN. كلا النوعين مُغلفان بحزمة راتنج شفافة بالماء. تشمل مزاياه الأساسية بصمة مُصغرة بشكل كبير مقارنة بمصابيح LED ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح تصغير المنتجات النهائية، وتقليل متطلبات التخزين، وملاءمته لعمليات التجميع الآلي. الجهاز متوافق مع معايير السلامة والبيئة الرئيسية، بما في ذلك RoHS، وEU REACH، ومتطلبات الخلو من الهالوجين.

1.1 الميزات الأساسية والسوق المستهدف

يتم تغليف LED على شريط بعرض 8 مم داخل بكرة قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التركيب والاختيار الآلية عالية السرعة. تم تصميمه للاستخدام مع عمليات اللحام القياسية بإعادة الانصهار بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري. تتيح القدرة متعددة الألوان ضمن نفس البصمة مرونة في التصميم. تشمل تطبيقاته المستهدفة الرئيسية الإضاءة الخلفية لألواح العدادات، والمفاتيح، وشاشات LCD في الإلكترونيات الاستهلاكية، بالإضافة إلى مؤشرات الحالة في أجهزة الاتصالات مثل الهواتف وأجهزة الفاكس. طبيعته متعددة الاستخدامات تجعله مناسبًا أيضًا لمجموعة واسعة من مهام الإشارة والإضاءة حيث تكون المساحة محدودة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا للمواصفات الكهربائية والبصرية والحرارية كما هي مُحددة في جداول التقييمات القصوى المطلقة وخصائص الكهروبصرية.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

يتمتع الجهاز بحد أقصى لجهد عكسي (VR) قدره 5V لكلا نوعي الرقائق. يُصنف تيار الأمام المستمر (IF) بـ 25mA. ومع ذلك، تختلف قدرة تيار الأمام الذروي (IFP): يمكن لرقاقة S2 (البرتقالية) التعامل مع نبضات 60mA عند دورة عمل 1/10 وتردد 1kHz، بينما يمكن لرقاقة BH (الزرقاء) التعامل مع 100mA تحت نفس الظروف. يشير هذا إلى تحمل أعلى للتيار العابر لـ LED الأزرق القائم على InGaN. تصنيفات تبديد الطاقة (Pd) هي 60mW لرقاقة S2 و 95mW لرقاقة BH، مما يعكس خصائص حرارية مختلفة للمواد شبه الموصلة. نطاق درجة حرارة التشغيل محدد من -40°C إلى +85°C، مع نطاق تخزين أوسع قليلاً من -40°C إلى +90°C.

2.2 الخصائص الكهروبصرية عند Ta=25°C

تحت ظروف الاختبار القياسية لتيار أمامي 10mA، تكون الشدة الضوئية النموذجية (Iv) لكلا الرقائق 22.5mcd، بحد أقصى 57.0mcd كما هو محدد في هيكل التصنيف. زاوية الرؤية (2θ1/2) واسعة بدرجة 130، وهي نموذجية لحزمة SMD ذات عاكس، مما يوفر إضاءة منتشرة وواسعة. لرقاقة S2 طول موجي ذروي نموذجي (λp) يبلغ 611nm وطول موجي سائد (λd) يبلغ 605nm، مما يضعها في المنطقة البرتقالية. لرقاقة BH طول موجي ذروي نموذجي يبلغ 468nm وطول موجي سائد يبلغ 470nm، وهي سمة لـ LED أزرق. عرض النطاق الطيفي (Δλ) هو 17nm لـ S2 و 25nm لـ BH. جهد الأمام (VF) هو معلمة رئيسية: لرقاقة S2 جهد أمامي نموذجي 2.0V (الحد الأدنى 1.7V، الحد الأقصى 2.4V)، بينما لرقاقة BH جهد أمامي نموذجي 3.3V (الحد الأدنى 2.7V، الحد الأقصى 3.7V). هذا الاختلاف في الجهد حاسم لتصميم الدائرة، خاصة في التكوينات متعددة الألوان أو القيادة المتوازية. تيار العكس (IR) عند VR=5V محدد بحد أقصى 10μA لـ S2 و 50μA لـ BH.

3. شرح نظام التصنيف

يختلف الناتج الضوئي لـ LED بشكل طبيعي أثناء التصنيع. لضمان الاتساق للمستخدم النهائي، يتم فرز المنتجات إلى فئات أداء.

3.1 تصنيف الشدة الضوئية

تحدد ورقة البيانات فئتين أساسيتين للشدة الضوئية، تنطبقان على كلا نوعي الرقائق S2 و BH، ويتم قياسها عند IF=10mA. يغطي رمز الفئة 1 النطاق من 22.5mcd إلى 36.0mcd. يغطي رمز الفئة 2 نطاق الإخراج الأعلى من 36.0mcd إلى 57.0mcd. تحدد ملاحظة تسامحًا قدره ±11% على الشدة الضوئية، والذي ينطبق داخل كل فئة. يسمح هذا التصنيف للمصممين باختيار LED المناسب لمتطلبات السطوع لديهم ويساعد في الحفاظ على مظهر موحد في المصفوفة.

4. تحليل منحنى الأداء

بينما يشير PDF إلى وجود منحنيات الخصائص الكهروبصرية النموذجية لكل من رقائق S2 و BH في الصفحتين 4 و 5، إلا أن البيانات الرسومية المحددة غير مُقدمة في محتوى النص. عادةً، توضح هذه المنحنيات العلاقة بين تيار الأمام والشدة الضوئية (منحنى I-I)، وجهد الأمام مقابل تيار الأمام (منحنى V-I)، وتأثير درجة الحرارة المحيطة على الشدة الضوئية. هذه المنحنيات ضرورية لفهم سلوك LED تحت ظروف التشغيل غير القياسية، مثل القيادة بتيارات غير 10mA أو التشغيل في بيئات مرتفعة الحرارة. يجب على المصممين الرجوع إلى ورقة البيانات الرسومية الكاملة لنمذجة الأداء بدقة في تطبيقهم المحدد.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد مخطط التغليف

يتبع الجهاز مخطط تغليف 23-22C. يتم تقديم الأبعاد بالمليمترات مع تسامح قياسي ±0.1mm ما لم يُذكر خلاف ذلك. التغليف هو جهاز مثبت على السطح مع كوب عاكس لتعزيز إخراج الضوء والتوجيه. يُشار إلى القطبية بالهيكل المادي للتغليف، عادة بشق أو كاثود مُعلَم. البصمة الدقيقة وتخطيط وسادة اللحام الموصى بهما أمران بالغا الأهمية للحام موثوق وإدارة الحرارة ويجب الالتزام بهما كما هو موضح في الرسم البعدي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل الصحيح واللحام أمران بالغا الأهمية للموثوقية.

6.1 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تغليف LED في كيس حاجز مقاوم للرطوبة مع مجفف. لا يجب فتح الكيس حتى تكون المكونات جاهزة للاستخدام. قبل الفتح، يجب أن تكون ظروف التخزين 30°C أو أقل و 90% رطوبة نسبية (RH) أو أقل. بعد الفتح، يكون للمكونات "عمر أرضي" لمدة عام واحد عند تخزينها عند 30°C/60%RH أو أقل. يجب إعادة إغلاق الأجزاء غير المستخدمة في عبوة مقاومة للرطوبة. إذا أظهر مؤشر المجفف التشبع أو تجاوز وقت التخزين، فإنه يلزم معالجة بالخبز عند 60±5°C لمدة 24 ساعة قبل لحام إعادة الانصهار لمنع تلف "انفجار الفشار".

6.2 ملف تعريف لحام إعادة الانصهار

الجهاز متوافق مع لحام إعادة الانصهار الخالي من الرصاص. يتضمن ملف تعريف درجة الحرارة الموصى به مرحلة تسخين مسبق بين 150-200°C لمدة 60-120 ثانية، ووقت فوق السائل (217°C) من 60-150 ثانية، ودرجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. الحد الأقصى لمعدل الصعود إلى الذروة هو 6°C/ثانية، والحد الأقصى لمعدل الهبوط هو 3°C/ثانية. لا يجب إجراء لحام إعادة الانصهار أكثر من مرتين. لا يجب تطبيق إجهاد على LED أثناء التسخين، ولا يجب أن تنحني اللوحة PCB بعد اللحام.

6.3 اللحام اليدوي وإعادة العمل

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، يجب أن تكون درجة حرارة طرف المكواة أقل من 350°C، ويجب أن يقتصر وقت التلامس لكل طرف على 3 ثوانٍ أو أقل. يجب أن تكون قوة مكواة اللحام 25W أو أقل. يجب ترك فاصل زمني لا يقل عن 2 ثانية بين لحام كل طرف. لا يُوصى بإعادة العمل بعد لحام LED. إذا كان لا مفر منه، يجب استخدام مكواة لحام برأس مزدوج متخصص لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد وتجنب الإجهاد الميكانيكي. يجب تقييم احتمالية التلف أثناء إعادة العمل مسبقًا.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات في شريط حامل بارز بعرض 8 مم، ملفوف على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. للبكرة قطر محور 13 مم وقطر حافة 180 مم. تم تصميم أبعاد جيب الشريط الحامل والمسافة لتأمين حزمة 23-22C أثناء الشحن والتعامل الآلي.

7.2 شرح الملصق

يشمل التغليف ملصقات بمعلومات رئيسية: CPN (رقم منتج العميل)، P/N (رقم المنتج)، QTY (كمية التعبئة)، CAT (رتبة الشدة الضوئية/رمز الفئة)، HUE (إحداثيات اللونية ورتبة الطول الموجي السائد)، REF (رتبة جهد الأمام)، و LOT No (رقم الدفعة للتتبع).

8. توصيات التطبيق

8.1 اعتبارات التصميم

الحد من التيار:مقاومة خارجية للحد من التيار إلزامية. لجهد الأمام نطاق، ويمكن أن يتسبب تغيير صغير في جهد التغذية في تغيير كبير في التيار، مما قد يؤدي إلى فشل لحظي. يجب حساب قيمة المقاومة بناءً على أسوأ حالة لـ VF (الحد الأدنى) لضمان عدم تجاوز التيار للتصنيف الأقصى.
إدارة الحرارة:بينما تبديد الطاقة منخفض، فإن الحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود أمر حيوي لطول العمر وإخراج ضوء مستقر. تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على اللوحة PCB أو ثقوب حرارية إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من الحد الأقصى للتيار.
حماية ESD:حساسية ESD هي 2000V (HBM) لرقاقة S2 و 150V (HBM) لرقاقة BH. رقاقة BH الزرقاء أكثر حساسية لـ ESD بشكل ملحوظ. يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع، وقد تكون حماية ESD على مستوى الدائرة ضرورية لنوع BH في البيئات الحساسة.

8.2 قيود التطبيق

هذا المنتج مخصص للتطبيقات التجارية والصناعية العامة. لم يتم تصميمه أو تأهيله خصيصًا للتطبيقات عالية الموثوقية حيث يمكن أن يؤدي الفشل إلى إصابة شخصية أو تلف كبير في الممتلكات. تشمل هذه التطبيقات، على سبيل المثال لا الحصر، أنظمة الطيران/العسكرية، وأنظمة السيارات الحرجة للسلامة (مثل الفرامل، الوسائد الهوائية)، ومعدات الدعم الطبي للحياة. لهذه التطبيقات، يلزم منتج بمواصفات ومؤهلات وبيانات موثوقية مختلفة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

المميز الرئيسي لهذا المنتج هو توفر تقنيتين شبه موصلتين متميزتين (AlGaInP و InGaN) في نفس الحزمة الميكانيكية (23-22C). هذا يسمح للمصممين بالحصول على مؤشرات برتقالية وزرقاء بنفس البصمة وملفات تعريف اللحام من خط مكون واحد، مما يبسط المشتريات وتخطيط اللوحة PCB. زاوية الرؤية الواسعة 130 درجة هي سمة لحزمة عاكس، تقدم ضوءًا أكثر انتشارًا من حزمة عدسة جانبية أو علوية، وهو أمر مفيد للإضاءة الخلفية وإضاءة اللوحات حيث يُراد انتشار ضوء متساوٍ. امتثاله لمعايير البيئة الحديثة (خالي من الرصاص، خالي من الهالوجين، REACH) هو توقع أساسي ولكنه يظل ميزة حرية للوصول إلى السوق.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل LED S2 (البرتقالي) و BH (الأزرق) بالتوازي من نفس مصدر الجهد؟
ج: ليس مباشرة بدون تصميم دقيق. تختلف جهود الأمام النموذجية بشكل كبير (2.0V مقابل 3.3V). إذا تم توصيلهما بالتوازي بمصدر 3.3V، فمن المحتمل أن يتم تشغيل LED البرتقالي بشكل زائد ويتلف. مقاومات منفصلة للحد من التيار محسوبة لكل نطاق VF لـ LED ضرورية.

س: ما معنى اللاحقة \"B30/2A\" في رقم الجزء؟
ج: بينما لم يتم فك تشفيرها صراحةً في هذا المقتطف، تشير هذه اللواحق عادةً إلى مجموعات تصنيف محددة للشدة الضوئية (B30 على الأرجح يتعلق بفئة السطوع) واللونية/الجهد (2A على الأرجح يتعلق باللون/الطول الموجي وفئات جهد الأمام). يجب تأكيد التعيين الدقيق مع وثيقة رمز التصنيف الكاملة للشركة المصنعة.

س: كيف أفسر ملاحظة \"تسامح الشدة الضوئية: ±11%\"؟
ج: ينطبق هذا التسامح على القيم المذكورة داخل كل فئة (رمز 1 أو رمز 2). هذا يعني أن LED المسمى بالفئة 1 (22.5-36.0mcd) يمكن أن يقيس في أي مكان من حوالي 20.0mcd إلى 40.0mcd عند النظر في نطاق الفئة وتسامح ±11%. هذا مهم للتطبيقات التي تتطلب مطابقة سطوع دقيقة.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: تصميم لوحة مؤشر متعددة الحالات:يقوم مصمم بإنشاء لوحة تحكم تتطلب LED حالة أخضر (غير موجود في ورقة البيانات هذه)، وLED تحذير برتقالي، وLED نشاط أزرق. بينما لا تغطي ورقة البيانات هذه اللون الأخضر، فإنها توفر البرتقالي (S2) والأزرق (BH). يمكن للمصمم استخدام بصمة 23-22C لكلا LED الملونين، مما يبسط تخطيط اللوحة PCB إلى نمط أرضي واحد. سيقومون بتصميم ثلاث دوائر قيادة منفصلة. بالنسبة لـ LED البرتقالي، بافتراض مصدر طاقة 5V واستهداف 10mA، سيقومون بحساب المقاوم التسلسلي باستخدام الحد الأدنى لـ VF (1.7V) للسلامة: R = (5V - 1.7V) / 0.01A = 330 أوم. بالنسبة لـ LED الأزرق: R = (5V - 2.7V) / 0.01A = 230 أوم. سيحددون رمز الفئة 2 لكليهما لضمان أقصى سطوع ومطابق. سيتم تصميم فتحات اللوحة لاستيعاب زاوية الرؤية 130 درجة للحصول على أفضل رؤية.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الثنائيات الباعثة للضوء (LED) هي أجهزة شبه موصلة تُصدر ضوءًا عندما يمر تيار كهربائي عبرها. تُسمى هذه الظاهرة بالكهرباء الضوئية. في رقاقة S2 (AlGaInP)، تتحد الإلكترونات مع الفجوات في شبكة بلورة فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم، مُطلقة طاقة في شكل فوتونات بأطوال موجية في الجزء البرتقالي/الأحمر من الطيف. في رقاقة BH (InGaN)، يحدث الاتحاد داخل هيكل نيتريد الغاليوم الإنديوم، منتجًا فوتونات في الطيف الأزرق. اللون المحدد (الطول الموجي) يُحدد بواسطة طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة، والتي يتم هندستها أثناء عملية نمو البلورة. تعمل حزمة الراتنج الشفافة بالماء كعدسة وطبقة واقية، بينما يساعد كوب العاكس المدمج في توجيه الضوء المنبعث لأعلى، مما يخلق زاوية الرؤية الواسعة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

تستمر صناعة LED في التطور نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، وتحسين تجسيد اللون، وتصغير أكبر. تمثل حزمة 23-22C عامل شكل ناضج ومعتمد على نطاق واسع. تشمل الاتجاهات الحالية في LED مؤشر SMD تطوير حزم أصغر (مثل 1.0x0.5mm)، وزيادة اعتماد تغليف على مستوى الرقاقة (CSP) للتصاميم فائقة النحافة، ودمج رقائق متعددة الألوان (RGB) في حزمة واحدة للإضاءة القابلة للضبط كاملة الألوان. هناك أيضًا تركيز قوي على تعزيز الموثوقية والأداء في ظل ظروف درجات الحرارة العالية، مدفوعًا بتطبيقات السيارات والصناعية. يدفع التوجه نحو تيارات قيادة أعلى لزيادة السطوع من الحزم الصغيرة إلى تحسينات مستمرة في إدارة الحرارة على مستوى الرقاقة والحزمة.