ورقة بيانات سلسلة 67-21 LED عاكس SMD - عبوة P-LCC-2 - جهد أقصى 3.5 فولت - 110 ملي واط - أخضر/أصفر/أزرق/برتقالي - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة 67-21 عائلة من الثنائيات الباعثة للضوء (LED) ذات التركيب السطحي (SMD) والتي تتميز بعاكس مدمج داخل عبوة P-LCC-2. تم تصميم هذا التصميم لتوفير زاوية مشاهدة واسعة وإخراج ضوئي مُحسّن، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب اقترانًا فعالاً للضوء في أدلة أو أنابيب الضوء. تتوفر السلسلة بألوان متعددة تشمل البرتقالي الناعم، والأخضر، والأزرق، والأصفر، مع جسم عبوة أبيض ونافذة شفافة عديمة اللون. يجعلها متطلب التيار الأمامي المنخفض خيارًا مثاليًا للتطبيقات الحساسة للطاقة مثل الأجهزة الإلكترونية المحمولة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تنبع المزايا الأساسية لهذه السلسلة من LED من تصميم عبوتها. يعمل العاكس الداخلي المدمج على تعزيز استخراج الضوء وتوجيهه بشكل كبير، مما يؤدي إلى نمط انبعاث واسع ومتسق. هذه الخاصية حاسمة لإضاءة الخلفية للرموز والمفاتيح وشاشات LCD حيث تكون الإضاءة الموحدة مطلوبة. الجهاز متوافق بالكامل مع معدات التركيب الآلي القياسية ويتم توريده على شريط 8 مم وبكرة للتجميع بكميات كبيرة. توفر مرونته مع عمليات اللحام المختلفة، بما في ذلك إعادة التدفق بالطور البخاري، وإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، واللحام بالموجة، مرونة في التصنيع. المنتج متوافق أيضًا مع RoHS وخالي من الرصاص. تشمل الأسواق المستهدفة: مقصورات السيارات (إضاءة خلفية لوحة القيادة والمفاتيح)، ومعدات الاتصالات (مؤشرات وإضاءة خلفية في الهواتف/أجهزة الفاكس)، والإلكترونيات الاستهلاكية العامة التي تتطلب حلول إضاءة مؤشر أو إضاءة خلفية موثوقة.

2. الغوص العميق في المعايير التقنية

يتم تحديد الأداء الكهربائي والبصري لـ LED تحت ظروف اختبار محددة، عادةً عند تيار أمامي (I_F) بقيمة 20 مللي أمبير ودرجة حرارة محيطة (T_a) بقيمة 25 درجة مئوية. فهم هذه المعايير ضروري لتصميم الدائرة المناسب وضمان الموثوقية طويلة المدى.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل المستمر. تشمل الحدود الرئيسية: جهد عكسي أقصى (V_R) بقيمة 5 فولت، وتيار أمامي مستمر (I_F) بقيمة 30 مللي أمبير، وتيار أمامي ذروي (I_FP) بقيمة 100 مللي أمبير تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز). تبديد الطاقة الأقصى (P_d) هو 110 ملي واط. يمكن للجهاز العمل ضمن نطاق درجة حرارة من -40°C إلى +85°C ويمكن تخزينه بين -40°C و +90°C. يتم أيضًا تحديد منحنيات درجة حرارة اللحام لمنع تلف العبوة أثناء التجميع.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

توفر معايير الأداء النموذجية القيم المتوقعة تحت ظروف التشغيل العادية. بالنسبة للنوع المحدد المشار إليه في الوثيقة (على الأرجح LED أخضر بناءً على بيانات الطول الموجي)، تتراوح شدة الإضاءة (I_v) من حد أدنى 900 مللي كانديلا إلى حد أقصى 1800 مللي كانديلا. زاوية المشاهدة (2θ_1/2)، المُعرَّفة على أنها الزاوية التي تنخفض فيها الشدة إلى نصف قيمتها القصوى، هي عادةً 120 درجة، مما يؤكد ادعاء الزاوية الواسعة. يقع الطول الموجي السائد (λ_d) لهذا المثال بين 520 نانومتر و 535 نانومتر، مما يضعه في الطيف الأخضر. يتراوح جهد التشغيل الأمامي (V_F) من 2.7 فولت إلى 3.5 فولت عند 20 مللي أمبير. يعتبر مقاوم تحديد التيار إلزاميًا في دائرة التطبيق لمنع تجاوز الحد الأقصى للتيار الأمامي، حيث تُظهر LEDs علاقة غير خطية بين التيار والجهد، حيث يمكن أن يؤدي زيادة صغيرة في الجهد إلى تيار كبير ومدمِّر محتمل.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز LEDs إلى مجموعات أداء بناءً على معايير رئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار أجزاء تلبي الاحتياجات المحددة لتطبيقهم.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف الناتج الضوئي إلى ثلاثة رموز تصنيف: V2 (900-1120 مللي كانديلا)، W1 (1120-1420 مللي كانديلا)، و W2 (1420-1800 مللي كانديلا). التسامح لشدة الإضاءة هو ±11%. يجب على المصممين مراعاة هذا الاختلاف عند التصميم لمتطلبات السطوع الدنيا.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تصنيف اللون (الطول الموجي السائد) إلى ثلاثة رموز: X (520-525 نانومتر)، Y (525-530 نانومتر)، و Z (530-535 نانومتر)، مع تسامح ضيق ±1 نانومتر. يضمن هذا اتساق اللون داخل الدفعة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تستخدم فيها عدة LEDs بجوار بعضها البعض.

3.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم فرز جهد التشغيل الأمامي إلى أربع مجموعات: 10 (2.70-2.90 فولت)، 11 (2.90-3.10 فولت)، 12 (3.10-3.30 فولت)، و 13 (3.30-3.50 فولت)، مع تسامح ±0.1 فولت. معرفة مجموعة V_Fمهمة لحساب القيمة الدقيقة لمقاوم تحديد التيار لتحقيق تيار التشغيل المطلوب، خاصة عند التشغيل من مصدر طاقة منخفض الجهد أو منظم بدقة.

4. معلومات الميكانيكا والعبوة

يستخدم الجهاز عبوة P-LCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي). يتم توفير رسومات أبعاد العبوة التفصيلية في ورقة البيانات، مع تحديد الطول والعرض والارتفاع وتباعد الأطراف وهندسة الوسادة. هذه الأبعاد حاسمة لتصميم بصمة PCB. تتميز العبوة بجسم أبيض يساعد في انعكاس الضوء وعدسة إيبوكسي شفافة عديمة اللون. يُشار إلى القطبية بالهيكل المادي للعبوة، عادة بشق أو كاثود مُعلَّم. يضمن نمط وسادة PCB الموصى به اللحام المناسب والاستقرار الميكانيكي.

5. إرشادات اللحام والتركيب

التعامل واللحام المناسبان أمران حيويان للحفاظ على سلامة الجهاز وأدائه.

5.1 منحنى لحام إعادة التدفق

للحام الخالي من الرصاص، يجب اتباع منحنى درجة حرارة محدد. يجب أن ترتفع مرحلة التسخين المسبق من 150°C إلى 200°C على مدى 60-120 ثانية. يجب الحفاظ على الوقت فوق درجة حرارة السيولة (217°C) لمدة 60-150 ثانية، مع ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260°C لأكثر من 10 ثوانٍ. يجب ألا يتجاوز معدل التسخين الأقصى 3°C/ثانية، ويجب ألا يتجاوز معدل التبريد 6°C/ثانية. لا ينبغي إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين على نفس الجهاز.

5.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد. يجب أن تكون درجة حرارة طرف مكواة اللحام أقل من 350°C، ويجب ألا تتجاوز مدة التلامس مع كل طرف 3 ثوانٍ. يُوصى بمكواة منخفضة الطاقة (≤25 واط). يجب السماح بفاصل زمني لا يقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف لمنع الصدمة الحرارية.

5.3 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة المكونات في أكياس مقاومة للرطوبة مع مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة. يجب فتح الكيس فقط مباشرة قبل الاستخدام في بيئة مسيطر عليها بأقل من 30°C و 60% رطوبة نسبية. بمجرد الفتح، يجب استخدام المكونات خلال العمر الافتراضي المحدد (غير مذكور صراحة في المقتطف ولكن يُعرَّف عادةً بمستوى الحساسية للرطوبة، MSL). إذا أظهرت بطاقة المؤشر رطوبة مفرطة، فيجب تجفيف المكونات عند 60°C ±5°C لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

6. معلومات التغليف والطلب

يتم توريد LEDs على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم، محمل في بكرات قياسية. تحتوي البكرة النموذجية على 2000 قطعة، على الرغم من أن الحد الأدنى لكميات الطلب 250 أو 500 أو 1000 قطعة قد يكون متاحًا. يتم تحديد أبعاد البكرة والشريط بدقة لضمان التوافق مع معدات التجميع الآلي. يتضمن ملصق التغليف معلومات حرجة مثل رقم المنتج والكمية ورموز التصنيف المحددة لشدة الإضاءة (CAT) والطول الموجي السائد (HUE) وجهد التشغيل الأمامي (REF)، جنبًا إلى جنب مع رقم الدفعة للتتبع.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مقصورات السيارات:إضاءة خلفية لأدوات لوحة القيادة وأزرار التحكم والمفاتيح. تضمن زاوية المشاهدة الواسعة الرؤية من مواقع السائق المختلفة.
• الاتصالات/الإلكترونيات الاستهلاكية:مؤشرات الحالة وإضاءة خلفية لوحة المفاتيح في الهواتف وأجهزة الفاكس وأجهزة التحكم عن بُعد. استهلاك التيار المنخفض مفيد لعمر البطارية.
• مصابيح المؤشر العامة:مؤشرات حالة الطاقة واختيار الوضع والتنبيه في الأجهزة الإلكترونية المختلفة.
• تطبيقات أنابيب الضوء:يجعل الناتج الضوئي المُحسّن والزاوية الواسعة هذه السلسلة مثالية للاقتران في أنابيب ضوء الأكريليك أو البولي كربونات، والتي تقود بعد ذلك الضوء إلى موقع مرغوب على اللوحة، مما يسمح بتصميم ميكانيكي مرن.

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي لضبط التيار الأمامي. احسب قيمة المقاوم باستخدام R = (V_المصدر- V_F) / I_F. استخدم أقصى قيمة V_Fمن ورقة البيانات (أو المجموعة المحددة) لضمان ألا يتجاوز التيار الحد الأقصى للتصنيف تحت أسوأ الظروف.
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في PCB أو فتحات حرارية إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من التيار الأقصى للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود.
• حماية ESD:يتمتع الجهاز بتصنيف تحمل ESD بقيمة 1000 فولت (HBM). نفذ احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتركيب. للتطبيقات الحساسة، فكر في إضافة قمع للجهد العابر على الخطوط المتصلة بـ LED.
• التصميم البصري:لتطبيقات أنابيب الضوء، تعد المسافة والمحاذاة بين LED ومدخل الأنبوب أمرًا بالغ الأهمية. تساعد الزاوية الواسعة ولكنها قد تتطلب كوب عاكس أو تصميم أنبوب مخصص لتعظيم كفاءة الاقتران.

8. المقارنة التقنية والتمييز

المميز الرئيسي لسلسلة 67-21 هو العاكس المدمج داخل عبوة P-LCC-2. مقارنة بـ LEDs SMD القياسية بدون هذه الميزة، فإنه يوفر كفاءة إخراج ضوئي فائقة ونمط حزمة أوسع وأكثر تحكمًا. هذا يلغي الحاجة إلى عاكس خارجي في العديد من التصميمات، مما يوفر المساحة والتكلفة. يوفر الجمع بين زاوية مشاهدة واسعة 120 درجة والتوفر بألوان متعددة داخل نفس بصمة العبوة مرونة في التصميم. كما أن توافقها مع جميع عمليات اللحام الرئيسية يجعلها مكونًا متعدد الاستخدامات يمكن إسقاطه في خطوط إنتاج مختلفة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

9.1 لماذا يعتبر مقاوم تحديد التيار ضروريًا تمامًا؟

الـ LEDs هي ثنائيات ذات علاقة أسية بين التيار والجهد (I-V). تؤدي زيادة صغيرة في الجهد تتجاوز جهد التشغيل الأمامي الاسمي إلى زيادة كبيرة جدًا في التيار. بدون مقاوم لتحديد هذا التيار، سيسحب LED تيارًا مفرطًا بسرعة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وفشل كارثي، حتى لو بدا جهد مصدر الطاقة مرتفعًا قليلاً فقط. يوفر المقاوم انخفاض جهد خطي يمكن التنبؤ به لتثبيت التيار.

9.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED مباشرة بمصدر جهد؟

لا. لا يُنصح بشدة بتشغيل LED مباشرة بمصدر جهد ومن المرجح أن يدمر الجهاز. يجب تشغيله بمصدر تيار أو، بشكل أكثر شيوعًا، مصدر جهد على التوالي مع مقاوم تحديد تيار كما هو موضح أعلاه.

9.3 ماذا يعني "تصنيف" المعايير لتصميمي؟

يعني التصنيف أن LEDs يتم اختبارها وفرزها إلى مجموعات بناءً على الأداء. إذا كان تصميمك يتطلب سطوعًا أو لونًا متناسقًا للغاية عبر وحدات متعددة، فيجب عليك تحديد رموز التصنيف المطلوبة (مثل W2 لأعلى سطوع، Y لدرجة لون أخضر محددة) عند الطلب. إذا كان تصميمك يمكنه تحمل المزيد من الاختلاف، فقد تقبل مزيجًا أوسع من المجموعات، مما قد يكون أكثر فعالية من حيث التكلفة.

9.4 كم مرة يمكنني إعادة لحام هذا المكون بإعادة التدفق؟

تحدد ورقة البيانات أنه لا ينبغي إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين. تتعرض كل دورة إعادة تدفق المكون لإجهاد حراري، مما قد يؤدي إلى تدهور روابط الأسلاك الداخلية أو مادة التغليف الإيبوكسي. للإصلاح، يتم توفير إرشادات محددة باستخدام مكواة لحام برأسين لتقليل التسخين الموضعي.

10. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مفاتيح غشائية مضاءة خلفيًا.يقوم مصمم بإنشاء لوحة تحكم بها 12 زرًا مضاءً. يستخدم كل زر أنبوب ضوء لتوجيه الضوء من LED SMD مثبت على اللوحة الرئيسية PCB إلى غطاء الزر. تم اختيار سلسلة 67-21 لزاوية مشاهدتها الواسعة، مما يضمن اقترانًا فعالاً في مدخل أنبوب الضوء، واستهلاكها المنخفض للتيار، حيث يتم تشغيل اللوحة بواسطة خط طاقة 5 فولت بميزانية تيار محدودة. يحسب المصمم قيمة مقاوم تحديد التيار باستخدام أقصى قيمة V_Fبقيمة 3.5 فولت لضمان التشغيل الآمن عبر جميع الوحدات: R = (5V - 3.5V) / 0.02A = 75 أوم. يتم اختيار مقاوم قياسي 75Ω أو 82Ω. يضع تخطيط PCB الـ LEDs بدقة تحت فتحات أنابيب الضوء، ويتبع التجميع منحنى إعادة التدفق المحدد. من خلال تحديد مجموعة طول موجي ضيقة (مثل Y: 525-530 نانومتر)، يضمن المصمم أن جميع الأزرار لها لون أخضر متناسق.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الثنائيات الباعثة للضوء هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة. تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمواد أشباه الموصلات المستخدمة (مثل InGaN للأخضر/الأزرق). العاكس المدمج في سلسلة 67-21 هو تجويف مشكل حول شريحة أشباه الموصلات. يعكس الضوء الذي كان سينبعث جانبًا أو يمتصه العبوة مرة أخرى باتجاه اتجاه المشاهدة العلوي، مما يزيد من الناتج الضوئي المفيد ويشكل نمط الإشعاع إلى حزمة أوسع وأكثر انتظامًا.

12. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر الاتجاه العام في LEDs المؤشر SMD نحو كفاءة أعلى (مزيد من الناتج الضوئي لكل وحدة طاقة كهربائية)، وتحسين اتساق اللون من خلال التصنيف المتقدم والتحكم في التصنيع، وتعزيز الموثوقية. تتطور تقنيات التعبئة والتغليف للسماح بزوايا مشاهدة أوسع وإدارة حرارية أفضل في بصمات أصغر. هناك أيضًا تركيز متزايد على التوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص وعالية الحرارة لتلبية اللوائح البيئية العالمية ومتطلبات تطبيقات الدرجة الأوتوماتيكية. يمثل دمج الميزات البصرية، مثل العاكس في هذه السلسلة، مباشرة في عبوة LED اتجاهًا رئيسيًا يبسط تصميم المنتج النهائي ويحسن الأداء البصري.