ورقة بيانات سلسلة 67-21 لصمام ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع SMD ذو الرؤية العلوية - عبوة P-LCC-2 - 2.7-4.3 فولت - 25 مللي أمبير - أخضر لامع - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

سلسلة 67-21 هي عائلة من صمامات LED من نوع SMD (جهاز مثبت على السطح) ذات الرؤية العلوية، مصممة لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية. هذا النوع المحدد، والمُعرّف بـ 67-21/GHC-BV1/2T، يبعث بلون أخضر لامع. يتم تغليف الجهاز في عبوة قياسية من نوع P-LCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي)، والتي تتميز بتغليف راتنجي شفاف عديم اللون. إحدى ميزات التصميم الرئيسية هي عاكس داخلي متكامل داخل العبوة، مما يحسن اقتران الضوء وينتج عنه زاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة. هذه الخاصية تجعل LED مناسبًا بشكل خاص للاستخدام مع أنابيب نقل الضوء، حيث يكون نقل الضوء الفعال أمرًا بالغ الأهمية. تم تصميم الجهاز للعمل بتيار منخفض، مما يجعله خيارًا مثاليًا للتطبيقات الحساسة للطاقة مثل المعدات الإلكترونية المحمولة.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

• العبوة:عبوة قياسية من نوع P-LCC-2 للتثبيت على السطح.
• البصريات:مصمم كمؤشر بصري مع راتنج شفاف عديم اللون لإخراج لوني نقي.
• زاوية الرؤية:زاوية رؤية واسعة استثنائية تبلغ 120 درجة.
• الأداء:إخراج ضوئي عالي الأداء.
• التجميع:متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR reflow).
• الموثوقية:يستند التكييف المسبق إلى معايير JEDEC J-STD-020D المستوى 3 للحساسية للرطوبة.
• الامتثال:المنتج خالٍ من الرصاص، ومتوافق مع توجيه الاتحاد الأوروبي RoHS، ولوائح الاتحاد الأوروبي REACH، وخالٍ من الهالوجين (Br<900 جزء في المليون، Cl<900 جزء في المليون، Br+Cl<1500 جزء في المليون).

1.2 التطبيقات المستهدفة

تعد صمامات LED سلسلة 67-21 مكونات متعددة الاستخدامات مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات:

• السيارات:الإضاءة الخلفية لأجهزة لوحة القيادة والمفاتيح.
• الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية في الهواتف وأجهزة الفاكس.
• تقنية العرض:إضاءة خلفية مسطحة للوحات LCD والمفاتيح والرموز.
• توجيه الضوء:مثالي لتطبيقات أنابيب نقل الضوء نظرًا لزاوية الرؤية الواسعة وتحسين اقتران الضوء.
• الاستخدام العام:أي تطبيق يتطلب مؤشر LED ساطع وموثوق.

2. تحليل المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات. فهم هذه الحدود والخصائص أمر ضروري لتصميم دائرة موثوقة.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل عند هذه الحدود أو بالقرب منها لفترات طويلة.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير. أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير (عند دورة عمل 1/10، تردد 1 كيلو هرتز). مناسب للتشغيل النبضي القصير وليس للتيار المستمر.
• تبديد الطاقة (P_d):110 ملي واط. أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها، وتحسب كـ V_F* I_F.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40 إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل العادي.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40 إلى +90 درجة مئوية.
• التفريغ الكهروستاتيكي (HBM):150 فولت. هذا تصنيف منخفض نسبيًا للتفريغ الكهروستاتيكي، مما يشير إلى أن الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي. إجراءات التعامل الآمنة من التفريغ الكهروستاتيكي إلزامية.
• درجة حرارة اللحام:إعادة التدفق: ذروة 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. اللحام اليدوي: 350 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند تيار أمامي (I_F) قدره 20 مللي أمبير ودرجة حرارة محيطة (T_a) قدرها 25 درجة مئوية. وهي تحدد إخراج الضوء والسلوك الكهربائي تحت ظروف التشغيل العادية.

• شدة الإضاءة (I_v):715 ملي شمعة (الحد الأدنى)، 1120 ملي شمعة (الحد الأقصى). هذا هو مقياس السطوع الملحوظ للعين البشرية. النطاق الواسع يشير إلى أن الجهاز مصنف (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي). الزاوية التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف شدة الذروة. يؤكد ادعاء زاوية الرؤية الواسعة.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):518 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):523.5 نانومتر (الحد الأدنى)، 533.5 نانومتر (الحد الأقصى). يتوافق هذا الطول الموجي مع اللون الملحوظ (الأخضر) وهو أيضًا مصنف.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):35 نانومتر (نموذجي). عرض الطيف المنبعث عند نصف القدرة القصوى (FWHM).
• الجهد الأمامي (V_F):2.7 فولت (الحد الأدنى)، 4.3 فولت (الحد الأقصى) عند 20 مللي أمبير. انخفاض الجهد عبر LED عند التوصيل. يتطلب هذا النطاق دائرة لتحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):50 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. تيار التسرب الصغير عندما يكون الجهاز في انحياز عكسي.

تفاوتات المعلمات:تحدد ورقة البيانات تفاوتات إضافية: شدة الإضاءة (±11%)، الطول الموجي السائد (±1 نانومتر)، والجهد الأمامي (±0.1 فولت). يجب أخذ هذه في الاعتبار في سيناريوهات التصميم لأسوأ الحالات.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز صمامات LED إلى فئات بناءً على معلمات رئيسية. تستخدم سلسلة 67-21 نظام تصنيف ثنائي الأبعاد.

3.1 تصنيف الطول الموجي السائد (اللون)

يتم تجميع صمامات LED حسب طولها الموجي السائد، مما يؤثر مباشرة على درجة اللون الملحوظة للضوء الأخضر. يتم تسمية الفئات من B13 إلى B17.

• B13:523.5 نانومتر إلى 525.5 نانومتر
• B14:525.5 نانومتر إلى 527.5 نانومتر
• B15:527.5 نانومتر إلى 529.5 نانومتر
• B16:529.5 نانومتر إلى 531.5 نانومتر
• B17:531.5 نانومتر إلى 533.5 نانومتر

يسمح هذا للمصممين باختيار صمامات LED بدرجة لون أخضر محددة جدًا للتطبيقات التي يكون فيها اتساق اللون أمرًا بالغ الأهمية.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (السطوع)

يتم أيضًا فرز صمامات LED بناءً على إخراجها الضوئي عند 20 مللي أمبير. يتم تسمية الفئات V1 و V2.

• V1:715 ملي شمعة إلى 900 ملي شمعة
• V2:900 ملي شمعة إلى 1120 ملي شمعة

يضمن اختيار فئة أعلى (V2) مؤشرات أكثر سطوعًا. للتطبيقات التي تتطلب سطوع لوحة موحد، يجب استخدام صمامات LED من نفس فئة الشدة.

4. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

4.1 أبعاد العبوة

يتم تغليف LED في عبوة قياسية من نوع P-LCC-2. يوفر الرسم التفصيلي للأبعاد قياسات حاسمة لتصميم نمط اللحام على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، بما في ذلك حجم الجسم، وتباعد الأطراف، والارتفاع الكلي. الالتزام بهذه الأبعاد ضروري للتثبيت واللحام المناسبين. التسامح النموذجي للأبعاد غير المحددة هو ±0.1 مم.

4.2 تحديد قطبية الأطراف

كجهاز ذي طرفين، القطبية الصحيحة ضرورية. يظهر الرسم التخطيطي للرؤية العلوية في ورقة البيانات معرف الكاثود (عادةً شق، نقطة خضراء، أو علامة أخرى على العبوة). توصيل LED في انحياز عكسي سيمنعه من الإضاءة، وإذا تجاوز الجهد العكسي 5 فولت، فقد يتلف الجهاز.

5. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل واللحام المناسبان أمران بالغا الأهمية للموثوقية، خاصةً نظرًا لمستوى حساسية الجهاز للرطوبة (MSL 3).

5.1 التخزين والتعامل

• يتم شحن المكونات في أكياس مقاومة للرطوبة مع مجفف.
• يجب فتح الكيس فقط مباشرة قبل الاستخدام.
• البيئة الموصى بها بعد الفتح هي <30 درجة مئوية و <60% رطوبة نسبية.
• إذا أظهرت بطاقة مؤشر الرطوبة رطوبة زائدة، يجب تجفيف المكونات عند 60 درجة مئوية ±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.
• الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي (150 فولت HBM). استخدم محطات عمل وإجراءات تعامل آمنة من التفريغ الكهروستاتيكي.

5.2 منحنى لحام إعادة التدفق (Reflow)

توفر ورقة البيانات منحنى درجة حرارة مفصل للحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص:

• التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية (معدل الارتفاع ≤3 درجة مئوية/ثانية).
• الوقت فوق السائل (217 درجة مئوية):60-150 ثانية.
• درجة الحرارة الذروية:260 درجة مئوية كحد أقصى، يتم الاحتفاظ بها لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.
• التبريد:يجب ألا يتجاوز معدل التبريد 6 درجة مئوية/ثانية فوق 255 درجة مئوية.

ملاحظات هامة:

• يجب ألا يتم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر منمرتين.
• تجنب الإجهاد الميكانيكي على LED أثناء التسخين والتبريد.
• لا تقم بتشويه لوحة الدوائر المطبوعة بعد اللحام.

5.3 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا:

• استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف <350 درجة مئوية.
• حدد وقت التلامس إلى ≤3 ثوانٍ لكل طرف.
• استخدم مكواة بقدرة تصنيفية ≤25 واط.
• اترك فاصلًا زمنيًا لا يقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• يحمل اللحام اليدوي مخاطر أعلى للتلف الحراري.

5.4 الإصلاح وإعادة العمل

يُحذر بشدة من الإصلاح بعد لحام LED. إذا كان لا مفر منه:

• يجب استخدام مكواة لحام مزدوجة الرأس لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد، لمنع الإجهاد على وصلات اللحام.
• يجب تقييم احتمالية إتلاف خصائص LED أثناء إعادة العمل مسبقًا.

6. معلومات التعبئة والطلب

6.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات على شريط حامل بارز ملفوف على بكرات لتجميع الالتقاط والوضع الآلي.

• كمية التعبئة:2000 قطعة لكل بكرة.
• يتم توفير أبعاد مفصلة لجيوب الشريط الحامل، ومركز البكرة، والبكرة الكلية لضمان التوافق مع معدات التجميع.

6.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات رئيسية للتتبع والتحقق:

• CPN:رقم منتج العميل
• P/N:رقم منتج الشركة المصنعة (مثال: 67-21/GHC-BV1/2T)
• QTY:كمية التعبئة
• CAT:رتبة شدة الإضاءة (مثال: V1، V2)
• HUE:رتبة الطول الموجي السائد (مثال: B15)
• REF:رتبة الجهد الأمامي
• LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

7. اعتبارات تصميم التطبيق

7.1 تصميم الدائرة الكهربائية

تحديد التيار إلزامي:الجهد الأمامي (V_F) له نطاق واسع (2.7 فولت - 4.3 فولت). يمكن أن يسبب تغيير بسيط في جهد التغذية تغييرًا كبيرًا، وربما مدمرًا، في التيار إذا تم استخدام مقاوم متسلسل بسيط فقط. للتشغيل المستمر وطول العمر، يعد سائق تيار ثابت أو مقاوم محدد للتيار محسوب بعناية أمرًا ضروريًا. يمكن تقريب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F. استخدم دائمًا أقصى V_Fمن ورقة البيانات لتصميم أسوأ الحالات لضمان ألا يتجاوز التيار 25 مللي أمبير.

7.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (110 ملي واط كحد أقصى)، فإن الحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود مهم للموثوقية طويلة المدى وإخراج ضوئي مستقر. تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة أو فتحات حرارية، خاصةً إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار.

7.3 التصميم البصري لأنابيب نقل الضوء

زاوية الرؤية 120 درجة والعاكس الداخلي المتكامل يجعلان هذا LED مصدرًا ممتازًا لأنابيب نقل الضوء. للحصول على أفضل كفاءة:

• ضع LED أقرب ما يمكن إلى سطح إدخال أنبوب الضوء.
• قم بمحاذاة LED مركزياً تحت أنبوب الضوء.
• فكر في استخدام سطح عاكس أو تجويف حول LED لالتقاط الضوء المنبعث من الجوانب وإعادة توجيهه إلى الأنبوب.

8. المقارنة التقنية والتمييز

تميز سلسلة 67-21 نفسها في سوق صمامات LED المؤشر من نوع SMD من خلال عدة سمات رئيسية:

• زاوية الرؤية الواسعة مقابل صمامات LED القياسية:العديد من صمامات LED القياسية من نوع SMD لها زوايا رؤية حول 60-80 درجة. توفر زاوية 120 درجة لسلسلة 67-21 رؤية أوسع بكثير، وهي ميزة مميزة لمؤشرات اللوحة وتطبيقات أنابيب نقل الضوء.
• مُحسّن لأنابيب نقل الضوء:الذكر المحدد لـ "عاكس داخلي" لتحسين اقتران الضوء هو ميزة تصميم تستهدف تحديًا شائعًا في التطبيق، مما يميزه عن صمامات LED العامة.
• الامتثال الشامل:تلبية معايير RoHS و REACH والخالية من الهالوجين يجعل هذا الجهاز مناسبًا لمجموعة واسعة من الأسواق العالمية والتصاميم الواعية بيئيًا.
• التصنيف التفصيلي:يوفر التصنيف ثنائي المعلمة (الطول الموجي والشدة) للمصممين مستوى عالٍ من التحكم في اتساق اللون وتوحيد السطوع في منتجاتهم.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: لماذا مقاوم تحديد التيار ضروري تمامًا؟

ج1: صمامات LED هي أجهزة تعمل بالتيار. منحنى الجهد-تيار الخاص بها أسي. بدون مقاوم، يؤدي زيادة صغيرة في جهد التغذية فوق V_Fللـ LED إلى زيادة كبيرة جدًا وغير مسيطر عليها في التيار، تتجاوز بسرعة الحد الأقصى المطلق البالغ 25 مللي أمبير وتؤدي إلى هروب حراري وفشل.

س2: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 3.3 فولت؟

ج2: نعم، لكن التصميم الدقيق مطلوب. باستخدام V_Fالنموذجي البالغ ~3.5 فولت (بين الحد الأدنى والأقصى)، قد لا يكون مصدر الطاقة 3.3 فولت كافيًا لتحيز LED للأمام بشكل صحيح، خاصةً للوحدات ذات V_Fفي الطرف الأعلى من النطاق (4.3 فولت). يُوصى باستخدام جهد تغذية أعلى بمقدار 0.5-1.0 فولت على الأقل من أقصى V_Fمتوقع لضمان تنظيم تيار مستقر بواسطة المقاوم المتسلسل.

س3: ماذا يعني "MSL المستوى 3" لعملية الإنتاج الخاصة بي؟

ج3: مستوى الحساسية للرطوبة 3 يعني أن الجهاز المعبأ يمكن تعريضه لظروف أرضية المصنع (<30 درجة مئوية / 60% رطوبة نسبية) لمدة تصل إلى 168 ساعة (7 أيام) بعد فتح الكيس المغلق قبل أن يحتاج إلى تجفيف. إذا لم يتم لحامه خلال هذه الفترة الزمنية، يمكن أن يتبخر الرطوبة الممتصة أثناء لحام إعادة التدفق، مما يسبب انفصالًا داخليًا أو "انفجارًا"، مما يدمر المكون.

س4: كيف أختار الفئة المناسبة (CAT و HUE) لتطبيقي؟

ج4: للتطبيقات التي تكون فيها عدة صمامات LED مرئية معًا (مثل شريط ضوء الحالة)، اختر نفس فئة HUE (الطول الموجي) لضمان لون متطابق. للتطبيقات التي تتطلب مستويات سطوع محددة، اختر فئة CAT (الشدة) المناسبة. للتطبيقات الحرجة، استشر المورد لتحديد الفئات المطلوبة بالضبط.

10. مبادئ التشغيل والاتجاهات التكنولوجية

10.1 مبدأ التشغيل الأساسي

هذا LED هو صمام ثنائي شبه موصل يعتمد على مادة شريحة InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد). عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبته، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي الذروي للضوء المنبعث - في هذه الحالة، في الطيف الأخضر (~518-533 نانومتر). يحمي التغليف الراتنجي الشفاف عديم اللون الشريحة ويعمل كعدسة، مشكلاً إخراج الضوء لتحقيق زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة.

10.2 اتجاهات الصناعة

يتبع تطوير صمامات LED المؤشر من نوع SMD مثل سلسلة 67-21 عدة اتجاهات صناعية رئيسية:

• التصغير والتوحيد:يسمح استخدام عبوات قياسية مثل P-LCC-2 بالتجميع الآلي ويقلل من مساحة اللوحة.
• زيادة الكفاءة:تؤدي التحسينات المستمرة في الطبقة الشبه موصلة وتصميم الشريحة إلى شدة إضاءة أعلى (ملي شمعة) لنفس تيار الإدخال، مما يتيح مؤشرات أكثر سطوعًا أو استهلاكًا أقل للطاقة.
• تعزيز الموثوقية والامتثال:هناك دافع قوي نحو اللحام الخالي من الرصاص، والمواد الخالية من الهالوجين، والامتثال للوائح البيئية العالمية (RoHS، REACH)، كما هو واضح في ورقة البيانات هذه.
• التحسين المحدد للتطبيق:بدلاً من كونها مكونات عامة، يتم تصميم صمامات LED بشكل متزايد مع تطبيقات محددة في الاعتبار، مثل العاكس الداخلي في هذا الجهاز لكفاءة أنابيب نقل الضوء.

إخلاء المسؤولية والقيود على التطبيق:هذا المنتج مخصص لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية العامة. لم يتم تصميمه أو تأهيله للتطبيقات عالية الموثوقية حيث يمكن أن يؤدي الفشل إلى إصابة شخصية أو أضرار مادية كبيرة، مثل أنظمة الجيش / الفضاء، وأنظمة السلامة في السيارات (مثل أضواء الفرامل، مؤشرات الوسادة الهوائية)، أو المعدات الطبية الحرجة للحياة. لمثل هذه التطبيقات، يجب اختيار مكونات ذات مؤهلات وبيانات موثوقية مناسبة. المواصفات والمنحنيات النموذجية المقدمة هي للرجوع إليها فقط؛ يتم ضمان الأداء فقط ضمن الحدود القصوى المطلقة المعلنة وظروف التشغيل.