ورقة بيانات LED LTST-C230KSKT للتركيب العكسي - أصفر - 20 مللي أمبير - 2.4 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات LED عالي السطوع للتركيب العكسي، يستخدم تقنية AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم). تم تصميم الجهاز للتطبيقات السطحية ويتميز بعدسة شفافة تبعث ضوءًا أصفر. يتم تغليفه على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع أنظمة التجميع الآلي القياسية وعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR). يلتزم المنتج بتوجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يصنفه كمنتج صديق للبيئة.

1.1 الميزات الأساسية والسوق المستهدف

تشمل الميزات الأساسية لهذا LED تصميمه للتركيب العكسي، والذي يمكن أن يكون مفيدًا لتخطيطات بصرية أو ميكانيكية محددة، واستخدام شريحة AlInGaP فائقة السطوع، المعروفة بكفاءتها العالية واستقرارها. يتوافق الغلاف مع معايير EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية)، مما يضمن توافقًا واسعًا. تجعل خصائص القيادة المتوافقة مع الدوائر المتكاملة (I.C.) منه مناسبًا للاتصال المباشر بمخرجات المتحكمات الدقيقة أو دوائر القيادة. يستهدف هذا LED تطبيقات في الإلكترونيات الاستهلاكية، ومؤشرات الصناعة، وإضاءة مقصورة السيارات، والإضاءة الخلفية العامة حيث تكون هناك حاجة إلى تجميع آلي موثوق.

2. الغوص العميق في المعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. يتم تحديدها عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة (Pd):75 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن لحزمة LED تبديدها كحرارة.
• تيار الأمامي الذروي (I_F(PEAK)):80 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• تيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الموصى به للتشغيل طويل الأمد الموثوق.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. يمكن أن يتسبب تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي في انهيار الوصلة.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -55 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تم تصنيف الجهاز للتشغيل والتخزين عبر هذا النطاق الواسع لدرجات الحرارة الصناعية.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:يتحمل درجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ، متوافق مع ملفات تعريف اللحام بإعادة التدفق الخالية من الرصاص.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25 درجة مئوية و I_F=20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_V):18.0 - 60.0 ملي كانديلا. يتم تصنيف الشدة الفعلية (انظر القسم 3). يتبع القياس منحنى استجابة العين CIE.
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):130 درجة. تشير زاوية المشاهدة الواسعة هذه إلى نمط انبعاث ضوئي منتشر وغير مركز، مناسب لإضاءة المساحات.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):588 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):587 نانومتر. مُشتق من مخطط لونية CIE، يمثل هذا الطول الموجي الفردي بشكل أفضل اللون المُدرك (الأصفر) لـ LED.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر. هذا النطاق الترددي الضيق هو سمة لـ LEDs من نوع AlInGaP، مما يوفر نقاء لوني مشبع.
• الجهد الأمامي (V_F):2.0 فولت (الحد الأدنى)، 2.4 فولت (النموذجي) عند 20 مللي أمبير. هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت.
• السعة (C):40 بيكو فاراد (النموذجي) عند V_F=0 فولت، f=1 ميجا هرتز. ذو صلة بتطبيقات التبديل عالية السرعة.

3. شرح نظام التصنيف

يتم فرز شدة إضاءة LEDs في مجموعات لضمان الاتساق. يحدد رمز المجموعة نطاقًا أدنى وأعلى للشدة مقاسًا عند 20 مللي أمبير. التسامح داخل كل مجموعة هو +/-15%.

• المجموعة M:18.0 - 28.0 ملي كانديلا
• المجموعة N:28.0 - 45.0 ملي كانديلا
• المجموعة P:45.0 - 71.0 ملي كانديلا
• المجموعة Q:71.0 - 112.0 ملي كانديلا
• المجموعة R:112.0 - 180.0 ملي كانديلا

يسمح هذا النظام للمصممين باختيار LEDs بمستوى السطوع المطلوب لتطبيقهم، مما يضمن تجانسًا بصريًا في مصفوفات LEDs المتعددة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى رسوم بيانية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1، الشكل 5)، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذه LEDs ستشمل:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة الأسية بين الجهد الأمامي والتيار. جهد الركبة حوالي 2.0-2.4 فولت.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:تزداد الشدة تقريبًا بشكل خطي مع التيار حتى الحد الأقصى للتيار المقنن.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:تنخفض الشدة عادةً مع زيادة درجة الحرارة المحيطة بسبب انخفاض الكفاءة الكمومية وزيادة إعادة التركيب غير الإشعاعي.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يوضح ناتج الضوء مقابل الطول الموجي، يبلغ ذروته عند 588 نانومتر بعرض نصف 15 نانومتر.
• نمط زاوية المشاهدة:رسم قطبي يوضح زاوية المشاهدة الكاملة البالغة 130 درجة حيث تنخفض الشدة إلى نصف قيمتها على المحور.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

يأتي LED في غلاف SMD قياسي. تتضمن ورقة البيانات رسومات مفصلة بالأبعاد (بالمليمتر) للمكون نفسه. تشمل الملاحظات الميكانيكية الرئيسية:

• التسامح في معظم الأبعاد هو ±0.10 مم.
• تم تصميم الغلاف للتركيب العكسي.
• يتم توفير أبعاد وسادة اللحام المقترحة لضمان وصلة لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء إعادة التدفق.
• يتم الإشارة إلى القطبية على الجهاز، وهو أمر بالغ الأهمية للتثبيت الصحيح.

5.1 التغليف على شريط وبكرة

يتم توريد LEDs على شريط حامل بعرض 8 مم مغلق بشريط غطاء علوي، ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم).

• الكمية لكل بكرة:3000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• معايير التغليف:متوافق مع مواصفات ANSI/EIA-481.
• المكونات المفقودة:يُسمح بحد أقصى جيبين فارغين متتاليين لكل بكرة قياسية.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق

يتم توفير ملف تعريف مقترح لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية:

• التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية.
• وقت التسخين المسبق:الحد الأقصى 120 ثانية.
• درجة الحرارة الذروية:الحد الأقصى 260 درجة مئوية.
• الوقت فوق السائل (عند الذروة):الحد الأقصى 10 ثوانٍ. لا ينبغي تعريض LED لإعادة التدفق أكثر من مرتين.

يستند الملف الشخصي إلى معايير JEDEC. يجب على المصممين توصيف عملية تجميع اللوحة المطبوعة المحددة لديهم، مع مراعاة تصميم اللوحة، معجون اللحام، وخصائص الفرن.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا:

• درجة حرارة المكواة:الحد الأقصى 300 درجة مئوية.
• وقت اللحام:الحد الأقصى 3 ثوانٍ لكل رجل توصيل.
• اقصر على دورة لحام واحدة فقط.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا:

• استخدم المذيبات المحددة فقط: كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية.
• يجب أن يكون وقت الغمر أقل من دقيقة واحدة.
• قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف غلاف LED.

6.4 ظروف التخزين

• الحزمة المغلقة (مع مجفف):قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية. استخدم خلال عام واحد.
• الحزمة المفتوحة:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. بالنسبة للمكونات التي تمت إزالتها من التغليف المضاد للرطوبة، يوصى بإكمال إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 672 ساعة (28 يومًا، MSL 2a).
• التخزين الممتد (خارج الكيس):قم بالتخزين في حاوية مغلقة مع مجفف أو في مجفف نيتروجين. إذا تم التخزين لأكثر من 672 ساعة، قم بالخبز عند 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفشار" أثناء إعادة التدفق.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشرات الحالة:على الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، الأجهزة المنزلية، ومعدات الشبكات.
• الإضاءة الخلفية:لمفاتيح لوحات المفاتيح، مفاتيح الغشاء، أو شاشات LCD الصغيرة.
• إضاءة مقصورة السيارات:لرموز لوحة القيادة، إضاءة المفاتيح، أو الإضاءة المحيطة.
• مؤشرات لوحات الصناعة:توفير حالة مرئية واضحة في لوحات التحكم.

7.2 طريقة القيادة وتصميم الدائرة

LEDs هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان ناتج ضوئي مستقر وعمر طويل:

• استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار أو قائد تيار ثابت.لا تتصل مباشرة بمصدر جهد.
• احسب المقاومة التسلسلية باستخدام: R = (V_supply- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_Fمن ورقة البيانات لتصميم متحفظ.
• على سبيل المثال، مع مصدر جهد 5 فولت واستهداف I_F=20 مللي أمبير: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω. ستكون مقاومة قياسية 130Ω أو 150Ω مناسبة.
• لتعتيم PWM (تعديل عرض النبضة)، تأكد من أن التردد مرتفع بما يكفي (>100 هرتز) لتجنب الوميض المرئي.

7.3 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

LEDs حساسة لـ ESD. اتبع دائمًا هذه الاحتياطات أثناء التعامل والتركيب:

• استخدم سوار معصم مؤرض أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة.
• تأكد من أن جميع محطات العمل، الأدوات، والآلات مؤرضة بشكل صحيح.
• قم بتخزين ونقل LEDs في تغليف آمن ضد ESD.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بـ LEDs التقليدية ذات الثقب أو أنواع SMD الأخرى، يقدم هذا الجهاز عدة مزايا:

• تصميم التركيب العكسي:يوفر مرونة للتصميم البصري حيث تحتاج السطح الباعث للضوء إلى أن يكون أقرب إلى اللوحة المطبوعة أو لزوايا استخراج ضوء محددة.
• تقنية AlInGaP:توفر كفاءة أعلى واستقرارًا أفضل لدرجة الحرارة مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP، مما يؤدي إلى ناتج ضوئي أصفر أكثر سطوعًا واتساقًا.
• التوافق الكامل مع SMD:يُمكّن التغليف على شريط وبكرة والتوافق مع إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء التجميع الآلي عالي السرعة ومنخفض التكلفة، مما يقلل وقت التصنيع وإمكانية الخطأ اليدوي.
• زاوية مشاهدة واسعة:توفر الزاوية البالغة 130 درجة إضاءة واسعة ومتساوية بدلاً من شعاع ضيق، مثالية لتطبيقات المؤشرات.

9. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س1: ما الفرق بين طول موجة الذروة (588 نانومتر) والطول الموجي السائد (587 نانومتر)؟

ج1: طول موجة الذروة هو النقطة الفيزيائية لأقصى ناتج طيفي. الطول الموجي السائد هو قيمة محسوبة من قياس اللون تطابق بشكل أفضل إدراك العين البشرية للون. غالبًا ما تكونان متقاربتين جدًا لـ LEDs أحادية اللون مثل هذا.

س2: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج2: نعم، 30 مللي أمبير هو الحد الأقصى المقنن للتيار الأمامي المستمر. ومع ذلك، للحصول على طول عمر أمثل ومراعاة درجات الحرارة المحيطة المرتفعة، يوصى بتشغيله عند أو أقل من 20 مللي أمبير النموذجية. ضع دائمًا في اعتبارك إدارة الحرارة على اللوحة المطبوعة.

س3: ماذا يعني "التركيب العكسي"؟

ج3: في LED SMD قياسي، تواجه العدسة بعيدًا عن اللوحة المطبوعة. في تصميم التركيب العكسي، يُقصد تركيب LED مع العدسة مواجهةنحواللوحة المطبوعة. هذا غالبًا ما يتطلب وجود فتحة أو ثقب في اللوحة المطبوعة تحت موقع LED للسماح للضوء بالخروج، مما يتيح تكاملًا بصريًا فريدًا.

س4: كيف أفسر رمز المجموعة في رقم الجزء؟

ج4: رمز المجموعة (مثل KSKT) غير مفصل بالكامل في المقتطف ولكنه عادةً ما يتوافق مع نطاقات محددة من شدة الإضاءة وأحيانًا اللونية. تُستخدم قائمة المجموعات المنفصلة (M, N, P, Q, R) المقدمة لتحديد درجة الشدة المطلوبة. استشر وثيقة التصنيف الكاملة للشركة المصنعة للحصول على التعيين الدقيق للاحقة رقم الجزء.

10. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو:تصميم مؤشر حالة أصفر منخفض الطاقة لجهاز محمول يعمل بجهد 3.3 فولت من متحكم دقيق.

خطوات التصميم:

1. اختيار التيار:اختر تيار قيادة قدره 10 مللي أمبير لاستهلاك طاقة منخفض مع الحفاظ على وضوح جيد. وفقًا للمنحنيات النموذجية، ستكون شدة الإضاءة عند 10 مللي أمبير متناسبة تقريبًا مع التيار (حوالي نصف قيمة 20 مللي أمبير).
2. حساب المقاومة:باستخدام V_Fالنموذجي = 2.4 فولت ومصدر = 3.3 فولت. R = (3.3V - 2.4V) / 0.01A = 90 Ω. أقرب قيمة قياسية هي 91 Ω.
3. فحص تبديد الطاقة:الطاقة في LED: P_LED= V_F* I_F= 2.4V * 0.01A = 24 ملي واط، أقل بكثير من الحد الأقصى 75 ملي واط. الطاقة في المقاومة: P_R= (0.01A)^2 * 91Ω = 9.1 ملي واط.
4. تخطيط اللوحة المطبوعة:اتبع أبعاد وسادة اللحام المقترحة من ورقة البيانات. تأكد من أن علامة القطبية على البصمة تطابق علامة الكاثود على LED. إذا كنت تستخدم ميزة التركيب العكسي، صمم فتحة مناسبة في اللوحة المطبوعة تحت موقع LED.
5. ESD والتركيب:حدد احتياطات ESD في دليل التركيب. استخدم معلمات ملف تعريف إعادة التدفق الموصى بها كنقطة انطلاق لتأهيل العملية.

11. مقدمة عن المبدأ التكنولوجي

يعتمد LED على مادة أشباه الموصلات AlInGaP المزروعة على ركيزة. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقق الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. في مادة ذات فجوة نطاق مباشر مثل AlInGaP، يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد للضوء الأصفر (~587-588 نانومتر) بواسطة طاقة فجوة النطاق لتركيب سبيكة AlInGaP. تقوم عدسة الإيبوكسي الشفافة بتغليف الشريحة، مما يوفر حماية ميكانيكية، ويشكل ناتج الضوء (زاوية مشاهدة 130 درجة)، ويعزز كفاءة استخراج الضوء.

12. اتجاهات الصناعة

يستمر سوق LEDs من نوع SMD في التطور نحو:

• كفاءة أعلى:المزيد من لومن لكل واط (lm/W)، مما يقلل استهلاك الطاقة لنفس ناتج الضوء.
• التصغير:أحجام أغلفة أصغر (مثل 0402، 0201) تمكن من كثافة أعلى على اللوحات المطبوعة.
• تحسين اتساق اللون:تسامحات تصنيف أضيق لكل من الشدة وإحداثيات اللونية، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا.
• موثوقية محسنة:أداء أفضل تحت درجات حرارة ورطوبة عالية، مما يطيل العمر التشغيلي في بيئات صعبة مثل السيارات.
• حلول متكاملة:LEDs مع مقاومات تحديد تيار مدمجة، ثنائيات زينر للحماية من ESD، أو حتى دوائر متكاملة قائدة، مما يبسط تصميم الدائرة.

يمثل هذا LED AlInGaP للتركيب العكسي حلاً ناضجًا وموثوقًا ضمن هذا الاتجاه الأوسع، حيث يوفر توازنًا بين الأداء، التكلفة، والقابلية للتصنيع لمجموعة واسعة من تطبيقات المؤشرات.