ورقة بيانات LED أصفر SMD من نوع AlInGaP بحجم 1206 - الأبعاد 1.6x0.8x0.6 مم - الجهد 1.8-2.6 فولت - الطاقة 120 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع Surface-Mount Device (SMD) يستخدم مادة شبه موصلة من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) لإنتاج ضوء أصفر. يتم تغليف الجهاز بتنسيق غلاف 1206 القياسي في الصناعة والمضغوط، مما يجعله مناسبًا لعمليات التجميع الآلي والتطبيقات ذات المساحة المحدودة. وظيفته الأساسية هي توفير مصدر ضوء مؤشر موثوق وفعال.

1.1 الميزات والمزايا الأساسية

يقدم الـ LED عدة مزايا رئيسية لصناعة الإلكترونيات الحديثة. فهو متوافق مع اللوائح البيئية، ومغلف للاستخدام مع معدات اللصق والتركيب الآلي عالية الإنتاجية على شريط بعرض 8 مم داخل بكرات قطر 7 بوصات، ومصمم ليكون متوافقًا مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية. بصمته الصغيرة وتوافقه مع التجميع الآلي يقللان بشكل كبير من وقت التصنيع والتكلفة.

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

صُمم هذا المكون لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية. تشمل التطبيقات النموذجية أجهزة الاتصالات مثل الهواتف اللاسلكية والخلوية، وأجهزة الحوسبة المحمولة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة، ومعدات أنظمة الشبكات، والأجهزة المنزلية المتنوعة، وتطبيقات اللافتات بما في ذلك الشاشات الداخلية، والشاشات شبه الخارجية، وأنظمة معلومات الحافلات.

2. المعلمات والخصائص التقنية

يقدم هذا القسم الحدود القصوى وظروف التشغيل القياسية للجهاز. الالتزام بهذه المعلمات أمر بالغ الأهمية لضمان الموثوقية والأداء على المدى الطويل.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يجب عدم تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود، حيث قد يحدث تلف دائم. تشمل التصنيفات الرئيسية أقصى تبديد للطاقة يبلغ 120 ميغاواط، وتيار أمامي مستمر قدره 50 مللي أمبير، وتيار أمامي ذروي قدره 80 مللي أمبير في ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). أقصى جهد عكسي هو 5 فولت. يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في ظل ظروف الاختبار القياسية عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من حد أدنى 450 ميللي كانديلا إلى حد أقصى 1120 ميللي كانديلا، مع قيم نموذجية تعتمد على التصنيف المحدد.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):زاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة، تُعرّف على أنها الزاوية المحورية التي تكون عندها الشدة نصف القيمة المحورية.
• جهد التشغيل الأمامي (Vf):بين 1.8 فولت و 2.6 فولت عند تيار 20 مللي أمبير.
• الطول الموجي القياسي (λp):عادةً 591 نانومتر.
• الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 584.5 نانومتر إلى 594.5 نانومتر، وهو ما يحدد اللون المُدرك.
• عرض النطاق الطيفي النصفي (Δλ):حوالي 15 نانومتر، مما يشير إلى نقاء الطيف للانبعاث الأصفر.
• التيار العكسي (Ir):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي 5 فولت.

3. نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في عمليات الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على معايير الأداء الرئيسية. وهذا يسمح للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات الدائرة المحددة لانخفاض الجهد والسطوع واللون.

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي (Vf)

يتم تصنيف مصابيح LED إلى مجموعات (من D2 إلى D5) بناءً على جهدها الأمامي عند 20 مللي أمبير، حيث يكون لكل مجموعة نطاق 0.2 فولت (مثال: D2: 1.8-2.0 فولت، D3: 2.0-2.2 فولت). ينطبق تسامح ±0.1 فولت على كل مجموعة.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)

يتم فرز السطوع إلى مجموعات U1 و U2 و V1 و V2. يتراوح نطاق الشدة من 450-560 ميللي كانديلا (U1) إلى 900-1120 ميللي كانديلا (V2). ينطبق تسامح ±11% على كل مجموعة شدة.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد (Wd)

يتم فرز اللون، المحدد بالطول الموجي السائد، من H إلى L. يمتد النطاق من 584.5-587.0 نانومتر (المجموعة H) إلى 592.0-594.5 نانومتر (المجموعة L). يتم الحفاظ على تسامح ±1 نانومتر لكل مجموعة طول موجي.

4. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالغلاف

4.1 أبعاد الغلاف

يتوافق الجهاز مع الحجم القياسي لغلاف 1206 وفقًا لمعيار EIA. تشمل الأبعاد الرئيسية طول 1.6 مم، وعرض 0.8 مم، وارتفاع 0.6 مم. جميع تسامحات الأبعاد هي ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. العدسة شفافة، ولون مصدر الضوء هو AlInGaP أصفر.

4.2 التصميم الموصى به لمسارات اللحام على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)

يوصى بتصميم نمط مسارات (Land Pattern) للحصول على لحام موثوق باستخدام عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو الطور البخاري. يضمن هذا النمط تكوين حشوة لحام مناسبة واستقرارًا ميكانيكيًا للمكون على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

5. إرشادات التجميع والتعامل والتطبيق

5.1 عملية اللحام

يتوافق الـ LED مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، بما في ذلك ملفات التعريف الخالية من الرصاص. يتم توفير ملف تعريف إعادة تدفق مقترح، متوافق مع معايير J-STD-020B. تشمل المعلمات الرئيسية درجة حرارة تسخين أولية 150-200 درجة مئوية، ودرجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260 درجة مئوية، ووقت فوق نقطة السيولة مصمم خصيصًا لمعجون اللحام المحدد وتصميم اللوحة. بالنسبة للحام اليدوي، يُنصح باستخدام درجة حرارة مكواة لحام أقل من 300 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ.

5.2 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُسمح بغمر الـ LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف الغلاف.

5.3 ظروف التخزين

بالنسبة للأكياس المانعة للرطوبة غير المفتوحة والتي تحتوي على مجفف، يجب أن يكون التخزين عند 30 درجة مئوية أو أقل ورطوبة نسبية 70% أو أقل، مع فترة استخدام موصى بها مدتها سنة واحدة. بمجرد فتح التغليف الأصلي، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30 درجة مئوية و 60% رطوبة نسبية. يجب تجفيف المكونات المعرضة للهواء لأكثر من 168 ساعة عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لمنع التلف الناجم عن الرطوبة أثناء إعادة التدفق (ظاهرة "الفشار").

5.4 طريقة التشغيل واعتبارات التصميم

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع متسق عبر وحدات متعددة، يجب تشغيلها بواسطة مصدر تيار ثابت أو باستخدام مقاومات محددة للتيار في تكوين تسلسلي. لا يُنصح بالتشغيل عبر مصدر جهد ثابت بدون تنظيم للتيار، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى تيار مفرط، وهروب حراري، وتقليل العمر الافتراضي. يجب مراعاة اختلاف جهد التشغيل الأمامي بين المجموعات المختلفة في تصميم الدائرة للحفاظ على التيار المطلوب.

5.5 احتياطات التطبيق

هذه المصابيح مخصصة للمعدات الإلكترونية التجارية والصناعية القياسية. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل السلامة للخطر (مثل الطيران، ودعم الحياة الطبي، وأنظمة سلامة النقل)، يلزم استشارة وتأهيل محددين قبل الاستخدام.

6. معلومات التغليف والطلب

6.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم مغلق بشريط غطاء، ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). الكمية القياسية للبكرة هي 2000 قطعة. تتوفر كمية تغليف دنيا قدرها 500 قطعة للطلبات المتبقية. يتوافق التغليف مع مواصفات ANSI/EIA-481.

7. تحليل الأداء وسياق التصميم

7.1 فهم منحنيات الأداء الكهروضوئي

منحنيات الأداء النموذجية، مثل العلاقة بين التيار الأمامي وشدة الإضاءة أو جهد التشغيل الأمامي، ضرورية لتصميم الدائرة. يُظهر منحنى IV علاقة غير خطية، مما يؤكد على الحاجة إلى التحكم في التيار. يكون منحنى الشدة مقابل التيار خطيًا بشكل عام ضمن نطاق التشغيل ولكنه سيشبع عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية.

7.2 اعتبارات إدارة الحرارة

على الرغم من أن الجهاز له درجة حرارة تشغيل محددة تصل إلى 100 درجة مئوية، إلا أن أداءه يتدهور مع زيادة درجة حرارة التقاطع. عادةً ما تنخفض شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة الحرارة. يُوصى بتخطيط كافٍ للوحة الدوائر المطبوعة لتبديد الحرارة، ربما باستخدام ثقوب حرارية (Thermal Vias) أو مناطق نحاسية، للتطبيقات التي تعمل في درجات حرارة محيطة عالية أو تيارات تشغيل عالية للحفاظ على السطوع والعمر الطويل.

7.3 ثبات النقطة اللونية والطول الموجي

يمكن أن يتحول الطول الموجي السائد قليلاً مع تغيرات تيار التشغيل ودرجة حرارة التقاطع. يساعد نظام التصنيف في إدارة ذلك من خلال توفير نطاق محكوم. بالنسبة للتطبيقات الحساسة للألوان، من المهم فهم العلاقة بين ظروف التشغيل والانزياح اللوني.

8. المقارنة والسياق التقني

8.1 تقنية AlInGaP

فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) هو نظام مواد شبه موصلة فعال بشكل خاص في إنتاج الضوء في المناطق الصفراء والبرتقالية والحمراء من الطيف. مقارنة بالتقنيات الأقدم، فإنه يوفر كفاءة إضاءة أعلى، واستقرارًا حراريًا أفضل، وعمر تشغيلي أطول، مما يجعله المعيار لمصابيح LED الصفراء عالية الأداء.

8.2 مزايا غلاف 1206

يقدم غلاف 1206 (1.6 مم × 0.8 مم) توازنًا جيدًا بين الحجم وسهولة التعامل/التصنيع. إنه أكبر من الأغلفة فائقة الصغر مثل 0402، مما يجعله أكثر متانة للتجميع وغالبًا ما يكون أسهل في الفحص، بينما لا يزال مضغوطًا بما يكفي لمعظم الأجهزة المحمولة الحديثة.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

9.1 ما الفرق بين الطول الموجي القياسي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي القياسي (λp) هو الطول الموجي الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد. يتم اشتقاق الطول الموجي السائد (λd) من مخطط اللونية CIE ويمثل الطول الموجي الوحيد للطيف الذي يتطابق مع اللون المُدرك لـ LED. بالنسبة لمصدر أحادي اللون، يكونان متشابهين؛ بالنسبة لمصابيح LED ذات عرض طيفي معين، فإن λd هو المعلمة الأكثر صلة لتحديد اللون.

9.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED مباشرة من مصدر طاقة منطقي بجهد 3.3 فولت أو 5 فولت؟

لا، ليس بدون مقاومة محددة للتيار. يتراوح جهد التشغيل الأمامي من 1.8 فولت إلى 2.6 فولت. سيجبر توصيله مباشرة بمصدر 3.3 فولت تيارًا تحدده المقاومة الديناميكية للـ LED، والذي من المحتمل أن يتجاوز الحد الأقصى للتصنيف ويدمر الجهاز. يجب حساب مقاومة تسلسلية بناءً على جهد المصدر، وجهد التشغيل الأمامي للـ LED (باستخدام القيمة القصوى للمجموعة لتصميم آمن)، وتيار التشغيل المطلوب.

9.3 لماذا يلزم تجفيف المكونات إذا تم فتح العبوة لأكثر من 168 ساعة؟

يمكن أن تمتص أغلفة SMD الرطوبة من الغلاف الجوي. أثناء عملية اللحام بإعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن أن تتبخر هذه الرطوبة المحتبسة بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا قد يتسبب في تشقق الغلاف أو فصل الوصلات الداخلية - وهي ظاهرة تُعرف باسم "الفشار". يزيل التجفيف هذه الرطوبة الممتصة، مما يجعل المكونات آمنة لإعادة التدفق.

10. مثال تطبيقي عملي

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات حالة لموجه شبكة (Router).

يلزم وجود عدة مصابيح LED صفراء للإشارة إلى حالات نشاط الشبكة المختلفة. لضمان سطوع موحد، يختار المصمم مصابيح LED من نفس مجموعة شدة الإضاءة (مثل V1). يتم تنفيذ دائرة تشغيل تيار ثابت لتزويد كل LED بـ 20 مللي أمبير. يتضمن تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة هندسة المسارات الموصى بها ويضم وصلات إغاثة حرارية صغيرة إلى مستوى التأريض لتبديد الحرارة البسيط. يتم تخزين المكونات في بيئة خاضعة للتحكم بعد فتح البكرة ويتم تجميعها باستخدام ملف تعريف إعادة تدفق خالٍ من الرصاص تم التحقق من بقائه ضمن حدود درجة الحرارة المحددة. يضمن هذا النهج وظيفة مؤشر موثوقة ومتسقة وطويلة الأمد.