ورقة بيانات LED SMD متعدد الألوان LTST-C19HE1WT-5A - الأبعاد 3.2x1.6x0.35mm - الجهد 1.6-3.2V - الطاقة 0.08W - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-C19HE1WT-5A مصباح LED سطحي التركيب متعدد الألوان، مُصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب حجمًا مضغوطًا وإشارات متعددة الألوان. يدمج هذا الجهاز شرائح LED حمراء وخضراء وزرقاء (RGB) داخل عبوة واحدة رفيعة جدًا، مما يتيح إنشاء طيف واسع من الألوان من خلال التحكم الفردي أو المشترك في القنوات الثلاث. الهدف الأساسي من تصميمه هو توفير حل إضاءة متعدد الاستخدامات للبيئات التجميعية الآلية المحدودة المساحة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

الميزة الرئيسية لهذا المكون هي الجمع بين بصمة مصغرة وقدرة على عرض الألوان الكاملة. ارتفاع العبوة منخفض للغاية عند 0.35 مم، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات المساحة الرأسية المحدودة، مثل شاشات العرض فائقة الرقة أو وحدات الإضاءة الخلفية للوحات المفاتيح. الجهاز متوافق مع توجيهات RoHS، مما يضمن استيفاءه للمعايير البيئية الدولية. يتم تعبئته على شريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، وهو متوافق مع معدات اللصق والتركيب الآلية القياسية المستخدمة في التصنيع الإلكتروني بالحجم الكبير. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية معدات الاتصالات (مثل الهواتف الخلوية)، وأجهزة أتمتة المكاتب (مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة)، وأنظمة الشبكات، والأجهزة المنزلية، ولافتات الداخلية. تعزز خصائص القيادة المتوافقة مع الدوائر المتكاملة (I.C) وملاءمته لعمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء من تكامله في خطوط تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) الحديثة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً موضوعيًا للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية المحددة في ورقة البيانات.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

فهم الحدود القصوى المطلقة أمر بالغ الأهمية لضمان موثوقية الجهاز ومنع الفشل المبكر. يتم تحديد التصنيفات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. يختلف تبديد الطاقة قليلاً بين الألوان: 80 مللي واط للشريحة الزرقاء والخضراء، و75 مللي واط للشريحة الحمراء. يشير هذا إلى اختلاف محتمل في الخصائص الحرارية أو كفاءة مواد أشباه الموصلات المختلفة. تبلغ ذروة التيار الأمامي المسموح بها، تحت دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية، 100 مللي أمبير للأزرق/الأخضر و80 مللي أمبير للأحمر. تصنيف التيار الأمامي المستمر DC هو 20 مللي أمبير للأزرق/الأخضر و30 مللي أمبير للأحمر. الجهاز مصنف للعمل بين -20 درجة مئوية و +80 درجة مئوية، مع نطاق تخزين أوسع من -30 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. أحد مواصفات اللحام الرئيسية هي حالة إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، والتي يجب ألا تتجاوز 260 درجة مئوية لأكثر من 10 ثوانٍ، وهو معيار لعمليات التجميع الخالية من الرصاص.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

حالة الاختبار النموذجية للمعايير البصرية والكهربائية الرئيسية هي عند Ta=25 درجة مئوية مع تيار أمامي (IF) قدره 5 مللي أمبير. تختلف شدة الإضاءة (Iv) بشكل كبير حسب اللون، وهو ما هو متوقع بسبب الكفاءات المختلفة لتقنيات أشباه الموصلات الأساسية (AlInGaP للأحمر، InGaN للأخضر والأزرق). بالنسبة لـ LED الأزرق، الحد الأدنى لشدة الإضاءة هو 11.2 مللي شمعة، والحد الأقصى هو 45.0 مللي شمعة. يُظهر LED الأخضر نطاق إخراج أعلى بكثير، من 28.0 مللي شمعة كحد أدنى إلى 280.0 مللي شمعة كحد أقصى. يتراوح LED الأحمر من 11.2 مللي شمعة إلى 71.0 مللي شمعة. زاوية المشاهدة (2θ1/2) هي 130 درجة واسعة، نموذجية لعبوة عدسة منتشرة، مما يوفر توزيعًا واسعًا وموحدًا للضوء. أطوال موجات الانبعاث القصوى (λP) هي 468 نانومتر (أزرق)، 530 نانومتر (أخضر)، و632 نانومتر (أحمر). أطوال الموجات السائدة المقابلة (λd) هي 470 نانومتر، 528 نانومتر، و624 نانومتر. قيم عرض النصف الطيفي (Δλ) هي 26 نانومتر (أزرق)، 35 نانومتر (أخضر)، و17 نانومتر (أحمر)، مما يشير إلى نقاء الطيف، حيث يكون الأحمر هو الأضيق. يتراوح الجهد الأمامي (VF) عند 5 مللي أمبير من 2.50 فولت إلى 3.20 فولت للأزرق/الأخضر ومن 1.60 فولت إلى 2.30 فولت للأحمر. الحد الأقصى للتيار العكسي (IR) عند VR=5 فولت هو 10 ميكرو أمبير لجميع الألوان.

3. شرح نظام التصنيف

يستخدم المنتج نظام تصنيف لتصنيف الوحدات بناءً على شدة إضاءتها عند تيار الاختبار القياسي 5 مللي أمبير. وهذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED ذات مستويات سطوع متسقة لتطبيقهم.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم توفير قوائم رموز تصنيف منفصلة لكل لون، تعكس نطاقات أدائها المختلفة. لكل تصنيف قيمة دنيا وقصوى لشدة الإضاءة، ويتم تطبيق تسامح +/-15% داخل كل تصنيف. بالنسبة لـ LED الأزرق، التصنيفات هي L (11.2-18.0 مللي شمعة)، M (18.0-28.0 مللي شمعة)، و N (28.0-45.0 مللي شمعة). بالنسبة لـ LED الأخضر، التصنيفات هي N (28.0-45.0 مللي شمعة)، P (45.0-71.0 مللي شمعة)، Q (71.0-112.0 مللي شمعة)، R (112.0-180.0 مللي شمعة)، و S (180.0-280.0 مللي شمعة). بالنسبة لـ LED الأحمر، التصنيفات هي L (11.2-18.0 مللي شمعة)، M (18.0-28.0 مللي شمعة)، N (28.0-45.0 مللي شمعة)، و P (45.0-71.0 مللي شمعة). هذا التصنيف حاسم للتطبيقات التي تتطلب خلط ألوان موحد أو مستويات سطوع محددة، حيث يضمن القدرة على التنبؤ بمظهر المنتج النهائي.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات أداء نموذجية تمثل بيانياً العلاقة بين المعلمات المختلفة. بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه الأجهزة تشمل عادةً التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V) لكل لون، وهو غير خطي ويختلف بين الشرائح الحمراء (Vf أقل) والزرقاء/الخضراء (Vf أعلى). ستظهر منحنيات شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، مما قد يقترب من التشبع عند التيارات الأعلى. منحنيات شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة حاسمة لفهم تدهور السطوع عند درجات حرارة التشغيل المرتفعة. ستُظهر الرسوم البيانية لتوزيع الطيف ذروة الطول الموجي وعرض النصف الطيفي لكل لون بصريًا. يتيح تحليل هذه المنحنيات للمصممين تحسين تيارات القيادة للسطوع والكفاءة المطلوبين مع إدارة التأثيرات الحرارية واستهلاك الطاقة.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة وتعيين الأطراف

يتميز الجهاز بعلبة SMD قياسية في الصناعة. لون العدسة أبيض منتشر، مما يساعد على مزج مصادر الضوء الملونة الفردية لخلق مظهر لوني مختلط موحد. يتم تعريف تعيين الأطراف بوضوح: الطرف 1 هو الأنود لشريحة AlInGaP الحمراء، الطرف 2 هو الأنود لشريحة InGaN الخضراء، والطرف 3 هو الأنود لشريحة InGaN الزرقاء. الكاثودات للشرائح الثلاث متصلة داخليًا بمحطة مشتركة (عادةً الوسادة الحرارية أو طرف كاثود مخصص، كما هو مُفترض من تكوينات LED RGB القياسية، على الرغم من أنه يجب التحقق من نقطة الاتصال المشتركة الدقيقة من الرسم الأبعادي). جميع التسامحات الأبعادية هي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 وسادة التثبيت الموصى بها على PCB

يتم توفير نمط أرضي موصى به (بصمة) للوحة الدوائر المطبوعة لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي. الالتزام بهذا النمط الموصى به أمر ضروري لتحقيق وصلات لحام موثوقة، وإدارة تبديد الحرارة، ومنع ظاهرة "اللوح القبري" أثناء عملية إعادة التدفق.

6. دليل اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

لعمليات التجميع الخالية من الرصاص، يُقترح ملف تعريف إعادة تدفق محدد. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر الوقت عند أو فوق درجة الحرارة القصوى هذه على 10 ثوانٍ كحد أقصى. كما يُوصى بمرحلة تسخين مسبق. تؤكد ورقة البيانات أنه نظرًا لاختلاف تصميمات اللوحات والمعاجن والأفران، فإن الملف الشخصي المقدم هو إرشادي، ويجب إجراء توصيف محدد للوحة. تم التحقق من أن المكون يتحمل ملفات تعريف إعادة التدفق القياسية لـ JEDEC.

6.2 ظروف التخزين والتعامل

مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). احتياطات التعامل مثل استخدام أسوار المعصم والمعدات المؤرضة إلزامية. للتخزين، يجب الاحتفاظ بالأكياس المانعة للرطوبة غير المفتوحة (مع مجفف) عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية، مع فترة استخدام موصى بها خلال عام واحد. بمجرد فتح العبوة الأصلية، يجب أن تكون بيئة التخزين ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. يجب لحام المكونات التي تم إزالتها من عبوتها بإعادة التدفق خلال أسبوع واحد (مستوى حساسية الرطوبة 3، MSL 3). إذا تم تخزينها لفترة أطول خارج الكيس، فإنها تتطلب تجفيفًا (مثل 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة) قبل اللحام لمنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. غمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة مقبول. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في إتلاف مادة العبوة.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد الجهاز بتنسيق الشريط والبكرة المتوافق مع التجميع الآلي. عرض الشريط 8 مم، ملفوف على بكرة قياسية قطر 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 4000 قطعة. بالنسبة للكميات الأصغر، تتوفر كمية تعبئة دنيا تبلغ 500 قطعة للبقايا. تتبع التعبئة مواصفات ANSI/EIA 481. يستخدم الشريط غطاء علوي لإغلاق الجيوب الفارغة، والحد الأقصى المسموح به لعدد المكونات المفقودة المتتالية في الشريط هو اثنان.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED مناسب جيدًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات:مؤشرات الحالة:تتيح القدرة متعددة الألوان لمصباح LED واحد الإشارة إلى حالات نظام متعددة (مثال: التشغيل=أخضر، الاستعداد=أزرق، خطأ=أحمر).الإضاءة الخلفية:مثالي للإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح أو لوحة المفاتيح أو اللوحات الزخرفية الصغيرة، حيث تكون تأثيرات تغيير اللون مرغوبة.شاشات العرض الدقيقة:يمكن استخدامها في مصفوفات لتشكيل شاشات رسومية أو رمزية ملونة بسيطة.الإلكترونيات الاستهلاكية:توجد في الهواتف وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة المنزلية للإضاءة الجمالية والوظيفية.

8.2 اعتبارات التصميم

يجب على المصممين مراعاة عدة عوامل:الحد من التيار:يجب أن يكون لكل قناة لونية مقاومة محددة للتيار الخاصة بها أو يتم تشغيلها بواسطة مصدر تيار ثابت، لأن الجهود الأمامية تختلف.مزج الألوان:يتطلب تحقيق نقطة بيضاء محددة أو لون مختلط معايرة دقيقة لتيارات القيادة لكل شريحة، مع مراعاة اختلافات التصنيف.الإدارة الحرارية:على الرغم من انخفاض استهلاكه للطاقة، فإن ضمان عدم تجاوز درجة حرارة التقاطع القصوى أمر حيوي لطول العمر، خاصة في المساحات المغلقة.حماية ESD:قد يكون من الضروري دمج حماية ESD على خطوط الإشارة التي تقود أنودات LED في البيئات الحساسة.

9. المقارنة والتمييز التقني

يكمن التمييز الأساسي لـ LTST-C19HE1WT-5A في مظهره الرفيع جدًا 0.35 مم مجتمعًا مع وظيفة RGB كاملة في عبوة قياسية EIA واحدة. مقارنة بمصابيح LED أحادية اللون المنفصلة أو عبوات RGB أكبر، فإنه يوفر توفيرًا كبيرًا في المساحة على PCB. يوفر استخدام تقنيات الشرائح المتقدمة InGaN و AlInGaP كفاءة إضاءة جيدة. تجعل توافقه مع إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية والتعبئة بالشريط والبكرة منه حلاً جاهزًا لخطوط SMT الحديثة، مما يقلل من تعقيد التجميع مقارنة بوضع ثلاثة مصابيح LED منفصلة يدويًا.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل الألوان الثلاثة من مصدر طاقة واحد 5 فولت؟ج: نعم، لكنك ستحتاج إلى مقاومات محددة للتيار منفصلة لكل قناة. احسب قيمة المقاوم باستخدام R = (Vcc - Vf) / If، حيث Vf هو الجهد الأمامي للون المحدد عند التيار المطلوب. لاحظ أن Vf للأحمر أقل منه للأزرق/الأخضر.

س: لماذا نطاق شدة الإضاءة للأخضر أوسع بكثير من الأحمر أو الأزرق؟ج: يعكس هذا الكفاءة النموذجية الأعلى لتقنية الشريحة الخضراء القائمة على InGaN المستخدمة في هذا المنتج وهيكل التصنيف المطبق لتصنيف الأجزاء عبر هذا الانتشار الواسع للأداء.

س: ما معنى \"الطول الموجي السائد\" مقابل \"الطول الموجي القصى\"؟ج: الطول الموجي القصى (λP) هو الطول الموجي الفردي الذي يكون فيه طيف الانبعاث ذو أقصى طاقة. الطول الموجي السائد (λd) مشتق من إحداثيات اللون على مخطط لونية CIE ويمثل اللون المُدرك للضوء؛ إنه الطول الموجي الفردي الذي يطابق إحساس لون LED للعين البشرية.

س: هل هذا LED مناسب للاستخدام في الهواء الطلق؟ج: نطاق درجة حرارة التشغيل هو -20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية. بينما يمكن أن يعمل في بعض الظروف الخارجية، فإن ورقة البيانات لا تحدد تصنيفات الحماية من دخول (IP) ضد الرطوبة والغبار. للبيئات الخارجية القاسية، يجب اختيار منتج به ختم بيئي مناسب.

11. حالة استخدام عملية

السيناريو: تصميم مؤشر حالة لموجه شبكة.يحتاج المصمم إلى مصباح LED واحد لإظهار نشاط الشبكة (وميض أخضر)، ونوع الاتصال (أزرق ثابت لـ 5 جيجا هرتز، سماوي ثابت لـ 2.4 جيجا هرتز)، وحالة الخطأ (أحمر ثابت). تم اختيار LTST-C19HE1WT-5A لحجمه الصغير ووظيفته ثلاثية في واحد. يستخدم المصمم متحكمًا دقيقًا بمخرجات قادرة على PWM لقيادة كل قناة من خلال مقاومات صغيرة محددة للتيار. يتم برمجة البرنامج الثابت للتحكم في مصابيح LED: وميض أخضر سريع للنشاط، ومزيج من الأزرق والأخضر (بنسب PWM محددة لتحقيق السماوي) لنطاق 2.4 جيجا هرتز، وأحمر ثابت للأخطاء. تضمن زاوية المشاهدة الواسعة رؤية المؤشر من زوايا مختلفة. يسمح المظهر الرفيع جدًا له بالتناسب خلف لوحة واجهة رفيعة.

12. مقدمة عن المبدأ

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء عندما يمر تيار كهربائي عبرها. تحدث هذه الظاهرة، المسماة بالتلألؤ الكهربائي، عندما تتحد الإلكترونات مع فجوات الإلكترون داخل الجهاز، مما يطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد لون الضوء المنبعث من خلال فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات. يستخدم LTST-C19HE1WT-5A نظامين أساسيين للمواد: نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) للشرائح الزرقاء والخضراء، وفوسفيد الألومنيوم الإنديوم الغاليوم (AlInGaP) للشريحة الحمراء. من خلال التحكم بشكل مستقل في التيار الموجه إلى شرائح الألوان الأساسية الثلاثة هذه، يمكن إنتاج مجموعة واسعة من الألوان الثانوية، بما في ذلك الأبيض (عندما تكون جميعها متوازنة بشكل مناسب)، من خلال مزج الألوان الجمعي.

13. اتجاهات التطوير

يستمر الاتجاه العام في تقنية LED SMD نحو كفاءة أعلى (مزيد من اللومن لكل واط)، وحجم عبوة أصغر، وتحسين تجسيد اللون والاتساق. هناك أيضًا دفع نحو موثوقية أعلى وعمر تشغيلي أطول. بالنسبة لمصابيح LED متعددة الألوان مثل LTST-C19HE1WT-5A، تشمل الاتجاهات تسامحات تصنيف أضيق لمزج ألوان أكثر قابلية للتنبؤ، ودوائر متكاملة للسائق داخل العبوة (صنع \"LEDs ذكية\")، وحتى مظهر أرق للشاشات المرنة والقابلة للطي من الجيل التالي. كما يتم تحسين مواد أشباه الموصلات الأساسية لتحسين الكفاءة، خاصة لمصابيح LED الخضراء، التي كانت تقليديًا متخلفة عن الأحمر والأزرق في الأداء.