ورقة بيانات LED SMD LTST-C230KRKT - شريحة تركيب عكسي - لون أحمر - تيار أمامي 20 مللي أمبير - جهد أمامي 2.4 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تشرح هذه الوثيقة المواصفات الفنية لـ LED SMD عالي السطوع من نوع الشريحة ذو التركيب العكسي. يستخدم الجهاز مادة شبه موصلة متقدمة من AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم)، المعروفة بإنتاج كفاءة إضاءة عالية ونقاء لوني ممتاز، خاصة في الطيف الأحمر. الميزة التصميمية الأساسية هي تكوينه للتركيب العكسي، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات حيث يتم تركيب LED على الجانب المعاكس من لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) بالنسبة لاتجاه انبعاث الضوء. هذه العبوة متوافقة مع معايير EIA، مصممة لتكون متوافقة مع معدات اللصق والوضع الآلية، ومؤهلة للاستخدام في عمليات لحام الريفلو الخالية من الرصاص. يتم توريده على شريط قياسي صناعي بعرض 8 مم مثبت على بكرات قطر 7 بوصات لكفاءة التصنيع بالحجم الكبير.

2. غوص عميق في المواصفات الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديد هذه القيم عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. أقصى تبديد للطاقة المستمر هو 75 ميلي واط. لا يجب أن يتجاوز تيار التوصيل الأمامي المستمر 30 مللي أمبير تحت ظروف التشغيل العادية. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروة يصل إلى 80 مللي أمبير تحت دورة عمل صارمة 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. يمكن للجهاز تحمل جهد عكسي يصل إلى 5 فولت. نطاق درجة حرارة التشغيل هو من -30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، بينما نطاق درجة حرارة التخزين أوسع قليلاً، من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. الجهاز مصنف لتحمل لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء عند درجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ، وهو ما يتماشى مع ملفات تعريف التجميع الخالية من الرصاص الشائعة.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس معايير الأداء الرئيسية عند Ta=25 درجة مئوية مع تيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير، وهي حالة الاختبار القياسية. شدة الإضاءة (Iv) لها قيمة نموذجية تبلغ 54.0 ميلي كانديلا (mcd) مع قيمة دنيا محددة تبلغ 18.0 mcd. يتم قياس هذه الشدة باستخدام مزيج من المستشعر والمرشح الذي يقارب منحنى استجابة العين البشرية الضوئي (CIE). يتميز الجهاز بزاوية مشاهدة واسعة جدًا (2θ1/2) تبلغ 130 درجة، مُعرَّفة على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية (على المحور). طول موجة الانبعاث الذروة (λP) هو نموذجيًا 639 نانومتر (nm)، بينما الطول الموجي السائد (λd)، الذي يحدد اللون إدراكيًا، هو نموذجيًا 631 nm. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو 20 nm، مما يشير إلى نطاق طيفي ضيق نسبيًا مميز لتكنولوجيا AlInGaP. جهد التوصيل الأمامي (VF) يقيس نموذجيًا 2.4 فولت بحد أقصى 2.4 فولت عند 20 مللي أمبير. التيار العكسي (IR) محدود بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق انحياز عكسي 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق السطوع عبر دفعات الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات حسب الشدة. يعتمد التصنيف على شدة الإضاءة المقاسة عند 20 مللي أمبير. تتضمن قائمة رموز التصنيف المقدمة عدة فئات: التصنيف M (18.0-28.0 mcd)، التصنيف N (28.0-45.0 mcd)، التصنيف P (45.0-71.0 mcd)، التصنيف Q (71.0-112.0 mcd)، والتصنيف R (112.0-180.0 mcd). يتم تطبيق تسامح +/-15% على الشدة داخل كل تصنيف. يسمح هذا النظام للمصممين باختيار درجة السطوع المناسبة لتطبيقهم، مما يضمن التوحيد البصري في المنتجات التي تستخدم عدة مصابيح LED.

4. تحليل منحنى الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 للتوزيع الطيفي، الشكل 5 لنمط زاوية المشاهدة)، فإن نقاط بياناتها غير مذكورة في النص. عادةً، توضح هذه المنحنيات العلاقة بين التيار الأمامي وشدة الإضاءة (تُظهر زيادة شبه خطية حتى التشبع)، وتأثير درجة الحرارة المحيطة على شدة الإضاءة (تُظهر انخفاضًا مع ارتفاع درجة الحرارة)، والتوزيع التفصيلي للطاقة الطيفية الذي يبلغ ذروته حول 639 nm. هذه المنحنيات حاسمة لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف التشغيل غير القياسية ولتصميم النظام البصري الدقيق.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

يتوافق الجهاز مع مخطط عبوة EIA القياسي. يتم توفير أبعاد العبوة التفصيلية في رسومات ورقة البيانات، بما في ذلك الطول والعرض والارتفاع وأحجام مسارات الأقطاب الكهربائية، كلها محددة بالميليمترات بتسامح نموذجي يبلغ ±0.10 مم. تعيين "التركيب العكسي" حاسم لتخطيط PCB؛ يجب توجيه المكون بشكل صحيح بحيث ينبعث الضوء عبر اللوحة. تتضمن ورقة البيانات أبعاد مسارات اللحام المقترحة لضمان وصلة لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء عملية الريفلو. يتم الإشارة إلى القطبية بواسطة علامة العبوة أو تصميم المسار.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام الريفلو

يتم توفير ملف تعريف ريفلو مقترح بالأشعة تحت الحمراء للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية درجة حرارة منطقة التسخين المسبق بين 150 درجة مئوية و200 درجة مئوية، وقت تسخين مسبق يصل إلى 120 ثانية كحد أقصى، درجة حرارة جسم ذروة لا تتجاوز 260 درجة مئوية، ووقت فوق 260 درجة مئوية محدود بحد أقصى 10 ثوانٍ. يُوصى بأن يلتزم الملف بمعايير JEDEC وأن يتم توصيفه لتصميم PCB المحدد، معجون اللحام، والفرن المستخدم في الإنتاج.

6.2 التعامل والتخزين

حساس LED للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). احتياطات ESD المناسبة، مثل استخدام أساور المعصم المؤرضة ومحطات العمل المضادة للكهرباء الساكنة، إلزامية أثناء التعامل. للتخزين، إذا كانت الحقيبة الأصلية المقاومة للرطوبة مع مجفف غير مفتوحة، فيجب تخزين الجهاز عند ≤30 درجة مئوية و≤90% رطوبة نسبية (RH) واستخدامه خلال عام واحد. بمجرد فتح الحقيبة، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30 درجة مئوية و60% RH. يجب خبز المكونات المعرضة للظروف المحيطة لأكثر من 672 ساعة (28 يومًا، MSL 2a) عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع "انفجار" العبوة أثناء الريفلو.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات المعتمدة القائمة على الكحول فقط مثل الإيثانول أو الأيزوبروبانول. يجب غمر LED في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. يمكن أن يؤدي استخدام المنظفات الكيميائية غير المحددة أو العدوانية إلى إتلاف مادة عبوة LED.

7. معلومات التغليف والطلب

يتم توريد المنتج بتنسيق الشريط والبكرة المتوافق مع معدات التجميع الآلية. عرض الشريط هو 8 مم. البكرات قطرها 7 بوصات وتحتوي عادةً على 3000 قطعة لكل بكرة كاملة. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، ينطبق حد أدنى لتعبئة 500 قطعة للدفعات المتبقية. يتبع التغليف مواصفات ANSI/EIA-481. يتم إغلاق الشريط بشريط غطاء فوق الجيوب الفارغة، والحد الأقصى المسموح به للمكونات المفقودة المتتالية في الشريط هو اثنان.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED ذو التركيب العكسي مثالي لتطبيقات الإضاءة الخلفية حيث يكون المظهر المنخفض مطلوبًا، كما هو الحال في مفاتيح الغشاء، مؤشرات اللوحة الأمامية، وإضاءات LCD الخلفية حيث يتم تركيب LED على الجزء الخلفي من PCB. تجعله زاوية المشاهدة الواسعة مناسبًا للإضاءة المساحية أو مؤشرات الحالة التي يجب أن تكون مرئية من نطاق واسع من الزوايا. كما أن السطوع العالي واللون الأحمر المستقر يجعلانه قابلًا للتطبيق في إضاءة السيارات الداخلية، أضواء حالة الإلكترونيات الاستهلاكية، ومؤشرات المعدات الصناعية.

8.2 اعتبارات التصميم

طريقة القيادة:مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع ولون ثابتين، ولمنع الانحراف الحراري، يجب تشغيلها بواسطة مصدر تيار ثابت أو من خلال مقاومة محددة للتيار. معلمات ورقة البيانات تستند إلى 20 مللي أمبير؛ التشغيل بتيارات مختلفة سيؤثر على الشدة والجهد وعمر التشغيل.
الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، إلا أن الحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود أمر بالغ الأهمية للموثوقية طويلة المدى. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في PCB أو فتحات حرارية إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار.
التصميم البصري:توفر زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 130 درجة نمط ضوء منتشر. للحصول على ضوء أكثر تركيزًا، قد تكون العدسات الخارجية أو أدلة الضوء ضرورية. يتطلب تصميم التركيب العكسي فتحة بحجم مناسب في PCB أو اللوحة الأمامية لانبعاث الضوء.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنةً بمصابيح LED التقليدية ذات الثقب أو مصابيح LED SMD القياسية ذات الانبعاث العلوي، فإن المميز الرئيسي لهذا الجهاز هو قدرته على التركيب العكسي، مما يتيح تكاملًا ميكانيكيًا فريدًا. يوفر استخدام تكنولوجيا AlInGaP مزايا على مصابيح LED القديمة من GaAsP أو GaP، بما في ذلك كفاءة إضاءة أعلى بكثير (مخرج ضوء أكثر لكل وحدة طاقة كهربائية)، استقرار أفضل لدرجة الحرارة للون والمخرج، وموثوقية طويلة الأمد متفوقة. يجمع بين السطوع العالي، وزاوية المشاهدة الواسعة، والتوافق مع عمليات الريفلو الآلية عالية الحرارة، مما يجعله حلًا حديثًا وفعالًا من حيث التكلفة للتجميعات الإلكترونية المنتجة بكميات كبيرة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ماذا يعني "تركيب عكسي"؟
ج: يعني أن LED مصمم ليتم لحامه على PCB مع سطحه الباعث للضوء مواجهًا لأسفل نحو اللوحة. يخرج الضوء من خلال فتحة في PCB أو ينعكس، مما يسمح بتركيب منخفض جدًا.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من مخرج منطقي 3.3V أو 5V؟
ج: ليس مباشرة بدون مقاومة متسلسلة. جهد التوصيل الأمامي النموذجي هو 2.4V عند 20 مللي أمبير. يجب حساب مقاومة تحديد التيار بناءً على جهد الإمداد (Vsupply)، جهد LED الأمامي (Vf)، والتيار المطلوب (If): R = (Vsupply - Vf) / If. على سبيل المثال، مع إمداد 5V: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 أوم (استخدم أقرب قيمة قياسية).

س: كيف أفسر رمز التصنيف؟
ج: يشير رمز التصنيف (مثل N، P، Q) على ملصق البكرة إلى الحد الأدنى المضمون والحد الأقصى لنطاق شدة الإضاءة لمصابيح LED على تلك البكرة. اختيار رمز تصنيف أعلى (مثل Q أو R) يضمن مصابيح LED أكثر سطوعًا ولكن قد يأتي بتكلفة أعلى.

س: هل الخبز مطلوب دائمًا قبل اللحام؟
ج: الخبز مطلوب إذا تعرضت المكونات للظروف المحيطة (خارج كيسها الجاف) لفترة أطول من العمر الافتراضي المحدد، وهو 672 ساعة (28 يومًا) لـ MSL 2a. هذا يمنع تشقق العبوة الناجم عن الرطوبة أثناء عملية لحام الريفلو عالي الحرارة.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم لوحة مؤشر حالة منخفضة المظهر
يقوم مصمم بإنشاء لوحة تحكم بمؤشرات حالة متعددة. المساحة خلف اللوحة الأمامية محدودة للغاية. باستخدام LED ذو التركيب العكسي، يمكنهم وضع مصابيح LED على الجانب الخلفي من PCB التحكم الرئيسي. تحتوي PCB على ثقوب محفورة بدقة في كل موقع مؤشر. عند التجميع، يضيء ضوء LED لأعلى من خلال هذه الثقوب، مضيئًا أيقونات شفافة على اللوحة الأمامية. هذا يلغي الحاجة لحوامل LED منفصلة أو أنابيب ضوئية، مما يقلل عدد الأجزاء، وقت التجميع، والسُمك الكلي للمنتج. يستخدم المصمم دائرة متكاملة لقيادة التيار الثابت لتشغيل جميع مصابيح LED، مما يضمن سطوعًا موحدًا بغض النظر عن الاختلافات الطفيفة في جهد التوصيل الأمامي. يحددون مصابيح LED من التصنيف P أو Q لضمان سطوع كافٍ حتى عند تشتيته من خلال أيقونة اللوحة.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد LED على مادة شبه موصلة من AlInGaP تنمو على ركيزة. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة P-N، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). التركيب المحدد لذرات الألومنيوم، الإنديوم، الغاليوم، والفوسفيد في الشبكة البلورية يحدد طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأحمر حول 631-639 nm. ثم يتم تغليف الشريحة في عبوة بلاستيكية تعمل على حماية شريحة أشباه الموصلات، وتوفير الاستقرار الميكانيكي، وغالبًا ما تتضمن عدسة لتشكيل نمط مخرج الضوء، مما يؤدي إلى زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 130 درجة.

13. اتجاهات تطور التكنولوجيا

الاتجاه العام في تكنولوجيا LED هو نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، زيادة كثافة الطاقة، تحسين تجسيد اللون، وموثوقية أكبر. بالنسبة لمصابيح LED من نوع المؤشر مثل هذا، يستمر التصغير مع الحفاظ على مخرج الضوء أو زيادته. هناك أيضًا تركيز قوي على توسيع نطاق الألوان المتاحة وتحسين اتساق اللون (تصنيف أكثر ضيقًا). تهدف تطورات تكنولوجيا التغليف إلى أداء حراري أفضل لدعم تيارات قيادة أعلى وتعزيز التوافق مع الظروف البيئية القاسية وعمليات التجميع المتطلبة مثل لحام الريفلو ذو الوجهين.