ورقة بيانات LED برتقالي SMD طراز LTST-M670KFKT - مادة AlInGaP - زاوية رؤية 120 درجة - 20 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لصمام ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع جهاز مثبت على السطح (SMD). الجهاز عبارة عن LED برتقالي يستخدم مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) كمصدر للضوء، مُغلف بعدسة شفافة. تم تصميمه لعمليات التجميع الآلي وهو متوافق مع تقنيات اللحام بالريفلو بالأشعة تحت الحمراء، مما يجعله مناسبًا للإنتاج بكميات كبيرة على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs). المنتج متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يصنفه كمنتج صديق للبيئة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا LED توافقه مع معدات الالتقاط والوضع الآلي، مما يبسط عملية الإنتاج، وتأهيله لملفات اللحام بالريفلو الخالية من الرصاص، بما يتماشى مع المعايير البيئية والتصنيعية الحديثة. تضمن عبوته القياسية وفقًا لـ EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية) التوافق الميكانيكي مع أنظمة الوضع القياسية في الصناعة. كما يُوصف الجهاز بأنه متوافق مع الدوائر المتكاملة (I.C.)، مما يشير إلى أن خصائص تشغيله مناسبة للاتصال المباشر بمخرجات مستوى المنطق النموذجية. تطبيقاته المستهدفة واسعة النطاق، تشمل المعدات الإلكترونية العامة التي تتطلب إضاءة مؤشر موثوقة.

2. تعمق في المعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديدها عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة (Pd):72 ملي واط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن للجهاز تبديدها كحرارة دون تجاوز حدوده الحرارية.
• تيار الأمامي الذروي (IFP):80 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي لحظي مسموح به، يُحدد عادةً تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• تيار الأمامي المستمر (IF):30 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر يمكن تطبيقه على LED تحت ظروف الحالة المستقرة.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تطبيق جهد يتجاوز هذه القيمة في الاتجاه العكسي يمكن أن يسبب انهيارًا ويُتلف وصلة LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي يُضمن فيه تشغيل الجهاز ضمن معاييره المحددة.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة للتخزين الآمن عندما لا يكون الجهاز قيد التشغيل.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25 درجة مئوية وتيار اختبار (IF) قدره 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من حد أدنى 140 ملي كانديلا إلى حد أقصى نموذجي 450 ملي كانديلا. يقيس هذا السطوع الملحوظ لـ LED كما تراه العين البشرية، باستخدام مرشح يقارب منحنى استجابة الضوء النهاري CIE.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):120 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور المركزي (0°). تشير زاوية 120° إلى نمط رؤية واسع.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λP):611 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج القدرة الطيفية لـ LED في أقصى حد له.
• الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 600 نانومتر إلى 612 نانومتر. يُشتق هذا من مخطط لونية CIE ويمثل الطول الموجي الفردي الذي يصف بشكل أفضل اللون الملحوظ للضوء. إنه المعيار الرئيسي لتحديد اللون.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):17 نانومتر. هذا هو عرض طيف الانبعاث عند نصف أقصى قدرة له (العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى - FWHM). قيمة 17 نانومتر نموذجية لـ LED برتقالي من مادة AlInGaP، مما يشير إلى لون نقي نسبيًا.
• الجهد الأمامي (VF):يتراوح من 1.8 فولت إلى 2.4 فولت عند IF=20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عندما يكون موصلًا للتيار.
• التيار العكسي (IR):أقصى حد 10 ميكرو أمبير عند VR=5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عند تطبيق الجهد العكسي المحدد.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز LEDs إلى مجموعات بناءً على معايير رئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار قطع تلبي متطلبات محددة للون والأداء الكهربائي.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (الوحدة: فولت @20 مللي أمبير)

يتم تصنيف LEDs حسب انخفاض الجهد الأمامي الخاص بها:
رمز المجموعة D2: من 1.8 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.0 فولت (الحد الأقصى)
رمز المجموعة D3: من 2.0 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.2 فولت (الحد الأقصى)
رمز المجموعة D4: من 2.2 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.4 فولت (الحد الأقصى)
التحمل لكل مجموعة هو +/-0.1 فولت.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (الوحدة: ملي كانديلا @20 مللي أمبير)

يتم فرز LEDs حسب ناتج السطوع:
رمز المجموعة R2: من 140.0 إلى 180.0 ملي كانديلا
رمز المجموعة S1: من 180.0 إلى 224.0 ملي كانديلا
رمز المجموعة S2: من 224.0 إلى 280.0 ملي كانديلا
رمز المجموعة T1: من 280.0 إلى 355.0 ملي كانديلا
رمز المجموعة T2: من 355.0 إلى 450.0 ملي كانديلا
التحمل لكل مجموعة هو +/-11%.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد (الوحدة: نانومتر @20 مللي أمبير)

يتم تصنيف LEDs حسب لونها الدقيق (الطول الموجي السائد):
رمز المجموعة P: من 600.0 إلى 603.0 نانومتر
رمز المجموعة Q: من 603.0 إلى 606.0 نانومتر
رمز المجموعة R: من 606.0 إلى 609.0 نانومتر
رمز المجموعة S: من 609.0 إلى 612.0 نانومتر
التحمل لكل مجموعة هو +/- 1 نانومتر.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية التي تعتبر أساسية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص، يتم تحليل آثارها أدناه.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

منحنى I-V لـ LED هو أسي. بالنسبة لنطاق الجهد الأمامي المحدد من 1.8 فولت إلى 2.4 فولت عند 20 مللي أمبير، يمكن للمصممين توقع أن تقع نقطة التشغيل ضمن هذا النطاق. يساعد المنحنى في اختيار مقاومات تحديد التيار المناسبة وفهم متطلبات الجهد لدائرة التشغيل.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يظهر هذا المنحنى عادةً أن شدة الإضاءة تزداد مع التيار الأمامي، ولكن ليس بالضرورة بطريقة خطية، خاصةً عندما يقترب التيار من الحد الأقصى للتصنيف. هذا أمر بالغ الأهمية لتحديد تيار التشغيل المطلوب لتحقيق مستوى سطوع مرغوب فيه.

4.3 الخصائص الحرارية

أداء LED يعتمد على درجة الحرارة. عادةً، ينخفض الجهد الأمامي مع زيادة درجة حرارة الوصلة، بينما تنخفض شدة الإضاءة أيضًا. فهم هذه المنحنيات أمر حيوي للتطبيقات التي تعمل على نطاق كامل من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية لضمان أداء متسق.

4.4 التوزيع الطيفي

يظهر منحنى الناتج الطيفي شدة الضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة، متمركزًا حول الطول الموجي الذروي البالغ 611 نانومتر بعرض نصف قدره 17 نانومتر. هذا يحدد نقاء اللون البرتقالي.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 أبعاد عبوة الجهاز

يتم توريد LED في عبوة SMD قياسية. تتضمن ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للأبعاد بجميع القياسات الحرجة بالمليمترات (والإنشات). تشمل الأبعاد الرئيسية طول الجسم، العرض، الارتفاع، تباعد الأطراف، وتوصيات المساند. التحملات عادةً ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذه المعلومات بالغة الأهمية لتصميم نمط المساند على لوحة الدوائر المطبوعة.

5.2 تحديد القطبية

يجب توجيه LEDs SMD بشكل صحيح على لوحة الدوائر المطبوعة. يشير الرسم في ورقة البيانات إلى أطراف الكاثود (السالب) والأنود (الموجب)، غالبًا من خلال علامة على جسم العبوة أو ميزة غير متناظرة.

5.3 التعبئة بشريط وبكرة

للتجميع الآلي، يتم توريد LEDs على شريط حامل بارز وبكرات.
أبعاد الشريط:يتم توفير عرض الشريط، أبعاد الجيوب، ومواصفات شريط الغطاء لضمان التوافق مع مغذيات التجميع.
مواصفات البكرة:يتم تعبئة LEDs على بكرات قطرها 7 إنشات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. الحد الأدنى لكمية التعبئة للأجزاء المتبقية هو 500 قطعة. تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA-481. تشير الملاحظات إلى أن الجيوب الفارغة مغلقة ويُسمح بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء

الجهاز متوافق مع عمليات لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء. يتم توفير ملف مقترح متوافق مع J-STD-020B للحام الخالي من الرصاص. تشمل المعايير الرئيسية لهذا الملف:
التسخين المسبق:من 150 إلى 200 درجة مئوية.
زمن التسخين المسبق:أقصى حد 120 ثانية.
درجة حرارة الذروة:أقصى حد 260 درجة مئوية.
الزمن فوق درجة السيولة:حرج لتكوين وصلة لحام سليمة (الزمن المحدد مُشار إليه من منحنى الملف في الصفحة 3).
الملف هو هدف عام؛ يجب تحديد ملفات اللوحة النهائية على مستوى اللوحة بناءً على تصميم لوحة الدوائر المطبوعة المحدد، معجون اللحام، والفرن المستخدم.

6.2 اللحام اليدوي (مكواة اللحام)

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، تنطبق الحدود التالية:
درجة حرارة المكواة:أقصى حد 300 درجة مئوية.
زمن اللحام:أقصى حد 3 ثوانٍ لكل وصلة.
يجب إجراء اللحام اليدوي مرة واحدة فقط لتجنب الإجهاد الحراري.

6.3 التنظيف

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

6.4 ظروف التخزين

التخزين السليم ضروري للحفاظ على قابلية اللحام، خاصةً للمكونات الحساسة للرطوبة.
العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية (RH). العمر الافتراضي هو سنة واحدة عند التخزين في الكيس المضاد للرطوبة الأصلي مع مجفف.
العبوة المفتوحة:للمكونات التي تم إخراجها من كيسها المغلق، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30 درجة مئوية و 60% رطوبة نسبية. يُوصى بإكمال لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام) من التعرض. للتخزين لفترات أطول، يجب حفظ المكونات في وعاء مغلق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين. يجب خبز المكونات المعرضة لأكثر من 168 ساعة عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل التجميع لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة \"الفرقعة\" أثناء الريفلو.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

LEDs هي أجهزة تعمل بالتيار. طريقة التشغيل الأكثر شيوعًا هي استخدام مقاومة تحديد تيار على التوالي. يتم حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - VF) / IF، حيث Vcc هو جهد التغذية، VF هو جهد LED الأمامي (استخدم القيمة القصوى من المجموعة أو ورقة البيانات للموثوقية)، و IF هو تيار الأمامي المطلوب (مثال: 20 مللي أمبير). لعدة LEDs، يضمن توصيلها على التوالي مرور نفس التيار عبر كل منها، مما يعزز سطوعًا موحدًا. لا يُوصى بالتوصيل على التوازي بدون مقاومات فردية، حيث يمكن أن تسبب الاختلافات الطفيفة في VF اختلالًا كبيرًا في التيار.

7.2 تصميم مساند لوحة الدوائر المطبوعة (نمط المساند)

توفر ورقة البيانات تخطيطًا موصى به للمساند للحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء أو بالطور البخاري. اتباع هذه التوصية أمر بالغ الأهمية لتحقيق وصلات لحام موثوقة، ومحاذاة صحيحة، وتقليل ظاهرة \"الشواهد\". يأخذ تصميم المساند في الاعتبار الكتلة الحرارية وحجم اللحام.

7.3 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض نسبيًا (72 ملي واط كحد أقصى)، فإن التصميم الحراري المناسب على لوحة الدوائر المطبوعة يمكن أن يساعد في الحفاظ على درجات حرارة وصلة أقل، مما يحسن كفاءة الإضاءة والموثوقية طويلة المدى. قد يتضمن ذلك استخدام ثقوب حرارية أو ضمان مساحة نحاسية كافية متصلة بمساند LED.

7.4 نطاق التطبيق والتحذير

يُقصد بـ LED استخدامه في المعدات الإلكترونية العادية مثل معدات المكاتب، أجهزة الاتصالات، والأجهزة المنزلية. للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (مثل الطيران، الأنظمة الطبية، أجهزة السلامة)، يلزم استشارة وتأهيل محددين قبل الاستخدام.

8. المقارنة التقنية والتمييز

يقدم هذا LED البرتقالي من مادة AlInGaP مزايا محددة. مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم، توفر AlInGaP كفاءة أعلى واستقرار لوني أفضل مع مرور الوقت ودرجة الحرارة. زاوية الرؤية البالغة 120 درجة واسعة بشكل ملحوظ لـ LED مؤشر SMD، مما يوفر رؤية جيدة من مواقع خارج المحور. توافقه مع ملفات الريفلو القياسية بالأشعة تحت الحمراء للحام الخالي من الرصاص يجعله خيارًا حديثًا وصديقًا للبيئة مناسبًا لخطوط التصنيع المعاصرة. يسمح هيكل التصنيف الشامل بالاختيار الدقيق بناءً على احتياجات اللون والسطوع، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب اتساقًا بصريًا عبر مؤشرات متعددة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما هو التيار الذي يجب أن أشغل به هذا LED؟
ج: حالة الاختبار النموذجية هي 20 مللي أمبير، وأقصى تيار مستمر هو 30 مللي أمبير. للاستخدام العام كمؤشر ولعمر افتراضي جيد، التشغيل عند 20 مللي أمبير هو المعيار. استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار على التوالي.

س: كيف أفسر قيمة شدة الإضاءة؟
ج: شدة الإضاءة (ملي كانديلا) هي مقياس للسطوع في اتجاه محدد. النطاق 140-450 ملي كانديلا عند 20 مللي أمبير، مقترنًا بزاوية الرؤية 120 درجة، يعني أنه سيظهر ساطعًا عند النظر إليه على المحور ويظل مرئيًا على مساحة واسعة.

س: هل يمكنني استخدام هذا LED في الهواء الطلق؟
ج: نطاق درجة حرارة التشغيل من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية يشير إلى أنه يمكنه تحمل نطاق واسع من الظروف المحيطة. ومع ذلك، العبوة ليست مصنفة خصيصًا لمقاومة الماء أو الأشعة فوق البنفسجية. للاستخدام في الهواء الطلق، ستكون هناك حاجة إلى حماية بيئية إضافية (طلاء واقي، علب).

س: لماذا حالة التخزين مهمة جدًا؟
ج: يمكن لعبوات SMD امتصاص الرطوبة من الهواء. إذا تعرض مكون رطب لدرجات الحرارة العالية للحم الريفلو، يمكن أن يتسبب التبخر السريع للرطوبة في انفصال داخلي أو تشقق (\"الفرقعة\")، مما يؤدي إلى الفشل. الالتزام بإرشادات التخزين والخبز يمنع ذلك.

10. حالة تصميم واستخدام عملية

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات حالة لموجه شبكة.
تتطلب اللوحة عدة LEDs برتقالية للإشارة إلى حالات ربط ونشاط مختلفة. اللون والسطوع الموحدان مهمان لتجربة المستخدم.
خطوات التصميم:
1. اختيار التصنيف:حدد مجموعات للطول الموجي السائد (مثال: المجموعة R: 606-609 نانومتر) وشدة الإضاءة (مثال: المجموعة T1: 280-355 ملي كانديلا) لضمان أن تبدو جميع LEDs على اللوحة متطابقة.
2. تصميم الدائرة:جهد تغذية منطق الموجه هو 3.3 فولت. باستخدام أقصى VF وهو 2.4 فولت (من المجموعة D4) وهدف IF قدره 20 مللي أمبير، احسب المقاومة التسلسلية: R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 أوم. ستُستخدم مقاومة قياسية 47 أوم.
3. تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة:استخدم أبعاد المساند الموصى بها من ورقة البيانات. ضع LEDs بتباعد كافٍ لزاوية الرؤية الواسعة 120 درجة لمنع التداخل البصري.
4. التجميع:تأكد من أن المصنع يتبع ملف الريفلو J-STD-020B المقدم. تحقق من استخدام المكونات من البكرات المفتوحة خلال 168 ساعة أو خبزها بشكل صحيح.
5. النتيجة:لوحة بمؤشرات برتقالية ساطعة بشكل متسق وملونة بشكل موحد، مرئية بوضوح من مجموعة واسعة من الزوايا.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء هي أجهزة أشباه موصلات تبعث الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تندمج الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة. يطلق هذا الاندماج الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث يتحدد بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات المستخدمة. في هذا الجهاز، لأشباه الموصلات المركبة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم) فجوة نطاق تتوافق مع الضوء البرتقالي، بطول موجي سائد في نطاق 600-612 نانومتر. تغلف العدسة الإيبوكسية الشفافة رقاقة أشباه الموصلات، وتوفر حماية ميكانيكية، وتشكل ناتج الضوء لتحقيق زاوية الرؤية المحددة البالغة 120 درجة.

12. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر تطوير تكنولوجيا LED في التركيز على عدة مجالات رئيسية ذات صلة بـ LEDs المؤشر مثل هذا. تحسينات الكفاءة (مزيد من ناتج الضوء لكل وحدة مدخل كهربائي) هي اتجاه مستمر، مما قد يسمح بسطوع مماثل عند تيارات تشغيل أقل، مما يقلل استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة. تهدف التطورات في مواد التغليف إلى تحسين الموثوقية طويلة المدى واستقرار اللون تحت ظروف درجة الحرارة العالية والرطوبة العالية. هناك أيضًا اتجاه نحو مزيد من التصغير للعبوات مع الحفاظ على الأداء البصري أو تحسينه. علاوة على ذلك، فإن دمج الإلكترونيات التشغيلية أو ميزات التحكم (مثل تنظيم التيار المدمج أو التعتيم PWM) مباشرة في عبوة LED هو مجال تطوير لتطبيقات المؤشر الأكثر تقدمًا، مما يبسط تصميم الدائرة للمستخدم النهائي.