ورقة بيانات LED برتقالي SMD طراز LTSA-G6SVUAETU - درجة سيارات - 140mA - 3.2V نموذجي - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لـ LED عالي السطوع، مصمم للتركيب السطحي، ومخصص لعمليات التجميع الآلي والتطبيقات ذات المساحات المحدودة. السوق الرئيسي المستهدف لهذا المكون هو صناعة السيارات، وتحديداً للتطبيقات الإضافية حيث تكون الموثوقية والأداء تحت ظروف بيئية متغيرة أمراً بالغ الأهمية.

تم تصنيع الجهاز باستخدام تقنية إنيديوم جاليوم نيتريد (InGaN) لإنتاج مصدر ضوء أصفر، والذي يتم بعد ذلك تصفيته من خلال عدسة برتقالية لتحقيق لون الخرج النهائي. يسمح هذا المزيج بتوليد ضوء بكفاءة وتحكم دقيق في اللون. تم تصميم العبوة لتكون متوافقة مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية، مما يجعلها مناسبة للتصنيع بكميات كبيرة على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs).

1.1 الميزات والمزايا الأساسية

• التأهيل للسيارات:تم تأهيل الجهاز بالرجوع إلى المعيار AEC-Q101D، الذي يحدد اختبارات الإجهاد التأهيلية لأشباه الموصلات المنفصلة في تطبيقات السيارات. وهذا يضمن الموثوقية تحت الظروف القاسية النموذجية في المركبات.
• الامتثال لـ RoHS:تتوافق المواد وعملية التصنيع مع توجيهية تقييد المواد الخطرة، مما يجعلها مناسبة للأسواق العالمية ذات اللوائح البيئية الصارمة.
• جاهزية التصنيع:يتم توريد المكون بتنسيق عبوة EIA قياسي على شريط بعرض 12 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات. هذه التعبئة متوافقة مع معدات الاختيار والوضع الآلية، مما يبسط خط التجميع.
• إدارة الحرارة:تم تصميم إطار الرصاص الكاثودي ليعمل أيضاً كمشتت حراري، مما يساعد في تبديد الطاقة الحرارية من وصلة أشباه الموصلات، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء والعمر الافتراضي.
• التوافق مع الدوائر المتكاملة:تم تصميم الخصائص الكهربائية لتكون متوافقة مع جهود وتيارات تشغيل الدوائر المتكاملة القياسية.

2. المعلمات والخصائص التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تبديد الطاقة (Pd):900 ملي واط
• تيار التوصيل الأمامي المستمر (IF):250 ملي أمبير
• تيار التوصيل الأمامي الذروي:500 ملي أمبير (تحت ظروف النبض: دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية)
• الجهد العكسي (VR):لم يتم تصميم الجهاز للعمل العكسي. تطبيق انحياز عكسي يمكن أن يسبب فشلاً فورياً.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40°C إلى +110°C
• نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40°C إلى +110°C

2.2 الخصائص الحرارية

المقاومة الحرارية هي معلمة رئيسية تشير إلى مدى فعالية نقل الحرارة من وصلة أشباه الموصلات إلى البيئة المحيطة. القيم الأقل هي الأفضل لإدارة الحرارة.

• المقاومة الحرارية من الوصلة إلى المحيط (RθJA):45 درجة مئوية/واط (نموذجي). تم القياس على ركيزة FR4 (سمك 1.6 مم) مع وسادة نحاسية مساحتها 16 مم².
• المقاومة الحرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام (RθJS):25 درجة مئوية/واط (نموذجي). تشير هذه القيمة الأقل إلى مسار حراري أكثر مباشرة من الشريحة إلى لوحة الدوائر المطبوعة عبر الأطراف.
• أقصى درجة حرارة للوصلة (Tj):150 درجة مئوية. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة الداخلية لأشباه الموصلات هذا الحد.

2.3 الخصائص الكهروبصرية عند 25°C

يتم قياس هذه المعلمات تحت ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C, IF=140mA) وتحدد الأداء الأساسي لـ LED.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من 4.5 شمعة (الحد الأدنى) إلى 11.2 شمعة (الحد الأقصى)، مع قيمة نموذجية ضمن هذا النطاق. يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية الرؤية (2θ½):120 درجة (نموذجي). تشير زاوية الرؤية الواسعة هذه إلى نمط انبعاث لامبرتي أو شبه لامبرتي، مناسب للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة بدلاً من حزمة مركزة.
• إحداثيات اللونية (Cx, Cy):القيم النموذجية هي x=0.56, y=0.42. تحدد هذه الإحداثيات على مخطط اللونية CIE 1931 نقطة اللون البرتقالي.
• جهد التوصيل الأمامي (VF):يتراوح من 2.8 فولت إلى 3.6 فولت عند 140 ملي أمبير، مع قيمة نموذجية تقريباً 3.2 فولت. التسامح هو ±0.1 فولت ضمن فئته المحددة.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند تطبيق جهد عكسي قدره 5 فولت. هذا الاختبار هو للتوصيف فقط، حيث أن الجهاز غير مخصص للعمل بانحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات بناءً على معلمات رئيسية. تنسيق رمز الدفعة هو Vf/Iv/Hue (مثال: 24/EA/A20).

3.1 تصنيف جهد التوصيل الأمامي (Vf)

يتم تجميع مصابيح LED حسب انخفاض جهد التوصيل الأمامي عند تيار الاختبار 140 ملي أمبير.

• الفئة 24:2.8 فولت ≤ Vf< 3.0V
• الفئة 64:3.0 فولت ≤ Vf< 3.2V
• الفئة A4:3.2 فولت ≤ Vf< 3.4V
• الفئة E4:3.4 فولت ≤ Vf ≤ 3.6 فولت

التسامح داخل كل فئة هو ±0.1 فولت.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)

يتم فرز مصابيح LED بناءً على قياس ناتج الضوء.

• الفئة DA:4.5 شمعة ≤ Iv<5.6 شمعة (13.1 لومن إلى 16.0 لومن)
• الفئة DB:5.6 شمعة ≤ Iv<7.1 شمعة (16.0 لومن إلى 20.6 لومن)
• الفئة EA:7.1 شمعة ≤ Iv<9.0 شمعة (20.6 لومن إلى 26.1 لومن)
• الفئة EB:9.0 شمعة ≤ Iv ≤ 11.2 شمعة (26.1 لومن إلى 32.5 لومن)

التسامح على كل فئة شدة هو ±11%.

3.3 تصنيف اللون (Hue)

يتم تصنيف مصابيح LED إلى رباعيات محددة على مخطط اللونية CIE لضمان اتساق لوني دقيق. تحدد الفئات (A10, A20, B10, B20) مناطق صغيرة متجاورة حول نقطة اللون البرتقالي المستهدفة (النموذجية x=0.56, y=0.42). التسامح لإحداثيات (x, y) داخل كل فئة لون هو ±0.01، مما يضمن تطابق لوني شديد الدقة للتطبيقات حيث يكون المظهر الموحد أمراً بالغ الأهمية.

4. معلومات الميكانيكية والعبوة

4.1 أبعاد العبوة والقطبية

يستخدم الجهاز عبوة تركيب سطحي قياسية. جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح عام ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. ملاحظة تصميم رئيسية هي أن إطار رصاص الكاثود متصل داخلياً بالمشتت الحراري الرئيسي لشريحة LED. لذلك، فإن التعريف الصحيح للكاثود (عادة ما يكون مميزاً على العبوة أو مشاراً إليه في البصمة) أمر بالغ الأهمية ليس فقط للاتصال الكهربائي الصحيح ولكن أيضاً لإدارة الحرارة المثلى. يُوصى بتركيب الجهاز مع وسادة حرارية كافية متصلة بالكاثود لتعظيم تبديد الحرارة.

4.2 تخطيط وسادة التثبيت الموصى بها على PCB

يتم توفير نمط أرضي مقترح (بصمة) للحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة، ومحاذاة ذاتية صحيحة أثناء إعادة التدفق، ونقل حراري فعال من الوسادة الحرارية للكاثود إلى النحاس الموجود على لوحة الدوائر المطبوعة.

5. إرشادات التجميع والتعامل

5.1 عملية اللحام: ملف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

تم تأهيل المكون لعمليات اللحام الخالية من الرصاص. يتوافق ملف إعادة التدفق الموصى به مع المعيار J-STD-020. تشمل المعلمات الرئيسية النموذجية:

• التسخين المسبق/الارتفاع التدريجي:ارتفاع مُتحكم فيه لتفعيل المادة المساعدة وتقليل الصدمة الحرارية.
• منطقة النقع:فترة عند درجة حرارة مرتفعة لضمان تسخين موحد للمكون واللوحة.
• منطقة إعادة التدفق:يجب أن تكون درجة الحرارة القصوى عالية بما يكفي لتكوين وصلات لحام موثوقة ولكن يجب ألا تتجاوز الحد الأقصى لتحمل درجة حرارة عبوة LED (كما هو محدد في الحدود القصوى المطلقة ومستوى حساسية الرطوبة).
• معدل التبريد:تبريد مُتحكم فيه لتصلب وصلات اللحام وتقليل الإجهاد.

الالتزام بهذا الملف ضروري لمنع التلف الناتج عن الإجهاد الحراري أو درجة الحرارة المفرطة.

5.2 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد التجميع مطلوباً، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُعد غمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة مقبولاً. يمكن أن يؤدي استخدام المنظفات الكيميائية غير المحددة أو العدوانية إلى إتلاف عدسة الإيبوكسي أو مادة العبوة، مما يؤدي إلى تقليل ناتج الضوء أو فشل مبكر.

5.3 حساسية الرطوبة والتخزين

يتم تصنيف هذا المنتج على أنه مستوى حساسية الرطوبة (MSL) 2 وفقاً للمعيار JEDEC J-STD-020.

• العبوة المغلقة:عند التخزين في كيسها الأصلي المضاد للرطوبة مع مجفف، فإن العمر الافتراضي هو سنة واحدة عند ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية.
• بعد الفتح:بمجرد فتح الكيس الواقي، يجب تخزين المكونات عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يُوصى بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال سنة واحدة من الفتح.
• التخزين الممتد/التجفيف:للمكونات المخزنة خارج عبوتها الأصلية لأكثر من عام، يُوصى بتجفيفها عند حوالي 60°C لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة \"الفشار\" (تشقق العبوة) أثناء إعادة التدفق.

6. التعبئة والطلب

تكوين التعبئة القياسي هو 1000 قطعة لكل بكرة 7 بوصات. يتم توريد المكونات على شريط ناقل بارز بعرض 12 مم مغلق بشريط غطاء. تتوافق أبعاد الشريط والبكرة مع مواصفات ANSI/EIA-481. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، ينطبق حد أدنى لتعبئة 500 قطعة للمخزون المتبقي. تضمن التعبئة التوافق مع مغذيات معدات التجميع الآلية.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 التطبيقات المستهدفة

تم تحديد هذا LED لتطبيقات الإضافات في السيارات. يمكن أن يشمل ذلك الإضاءة المحيطة الداخلية، أضواء مؤشر لوحة القيادة، إضاءة خلفية للمفاتيح، أو إضاءة زخرفية خارجية حيث يكون التأهيل القوي (AEC-Q101) مطلوباً. لا يُقصد به للتطبيقات الحرجة للسلامة مثل المصابيح الأمامية، أضواء الفرامل، أو إشارات الدوران دون استشارة مسبقة وتأهيل إضافي.

7.2 اعتبارات تصميم الدائرة

• تشغيل التيار:يعتبر LED جهازاً يعمل بالتيار. يجب استخدام مصدر تيار ثابت أو مقاومة محددة للتيار على التوالي مع مصدر جهد لضبط تيار التوصيل الأمامي (IF). حالة التشغيل النموذجية هي 140 ملي أمبير، ولكن يمكن تشغيله حتى الحد الأقصى للتصنيف المستمر 250 ملي أمبير مع تصميم حراري مناسب.
• التصميم الحراري:تولد الطاقة المبددة في LED (Pd ≈ VF * IF) حرارة. باستخدام قيم المقاومة الحرارية (RθJA, RθJS)، يمكن للمصمم حساب الارتفاع المتوقع في درجة حرارة الوصلة فوق درجة الحرارة المحيطة (ΔTj = Pd * Rθ). يجب الحفاظ على درجة حرارة الوصلة (Tj = Ta + ΔTj) أقل من 150°C. تعظيم مساحة النحاس المتصلة بوسادة الكاثود على لوحة الدوائر المطبوعة هي الطريقة الأكثر فعالية لتقليل RθJS وإدارة درجة الحرارة.
• الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):على الرغم من عدم ذكرها صراحةً في مقتطف ورقة البيانات المقدمة، فإن مصابيح LED المصنوعة من InGaN يمكن أن تكون حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع.

7.3 الموثوقية والعمر الافتراضي

يتضمن التأهيل لـ AEC-Q101D سلسلة من اختبارات الإجهاد المتسارع التي تحاكي دورات حياة السيارات، بما في ذلك تشغيل الحياة في درجة حرارة عالية (HTOL)، دورات الحرارة، ومقاومة الرطوبة. وهذا يمنح ثقة في موثوقية الجهاز للاستخدام في البيئة الصعبة للسيارات، حيث تكون درجات الحرارة القصوى، الاهتزاز، والرطوبة شائعة. ستتحول خصائص شدة الإضاءة وجهد التوصيل الأمامي تدريجياً على مدى عشرات الآلاف من ساعات التشغيل؛ يعتمد معدل هذا التحول بشكل كبير على الحفاظ على درجة حرارة الوصلة منخفضة قدر الإمكان أثناء التشغيل.