ورقة بيانات LED SMD LTST-C21TBKT - أزرق - 20 مللي أمبير - 3.8 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات LED شريحة من نوع جهاز التركيب السطحي (SMD) المصمم لتطبيقات التركيب العكسي. المكون هو صمام ثنائي باعث للضوء الأزرق يستخدم تقنية إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN)، ومغلف في علبة عدسة شفافة تمامًا. تم تصميمه ليكون متوافقًا مع عمليات التجميع الآلي، بما في ذلك معدات الالتقاط والوضع، وهو مناسب للحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسي وبالطور البخاري. يلتزم المنتج بالمعايير البيئية، حيث يتوافق مع RoHS ويصنف كمنتج صديق للبيئة.

التطبيق الأساسي لهذا LED هو في المعدات الإلكترونية حيث يكون توفير المساحة والتجميع الفعال أمرًا بالغ الأهمية. يسمح تصميمه للتركيب العكسي بتصميمات مبتكرة لـ PCB وحلول إضاءة. يتم توريد الجهاز على بكرات قياسية بعرض 8 مم وقطر 7 بوصات، مما يسهل التصنيع بكميات كبيرة.

2. الحدود القصوى المطلقة

يسرد الجدول التالي حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديد هذه التقييمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة:76 ملي واط
• تيار الأمامي الذروي:100 مللي أمبير (عند دورة عمل 1/10، وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية)
• التيار الأمامي المستمر (IF):20 مللي أمبير
• تخفيض التيار:تخفيض خطي من 25 درجة مئوية بمعدل 0.25 مللي أمبير/درجة مئوية
• الجهد العكسي (VR):5 فولت (ملاحظة: لا يُسمح بالتشغيل المستمر عند الجهد العكسي)
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-55 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية
• نطاق درجة حرارة التخزين:-55 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية
• تحمل درجة حرارة اللحام:
  • اللحام الموجي: 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ كحد أقصى.
  • إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR): 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ كحد أقصى.
  • إعادة التدفق بالطور البخاري: 215 درجة مئوية لمدة 3 دقائق كحد أقصى.

يمكن أن يؤدي تجاوز هذه الحدود، خاصة جهد التيار العكسي وتقييمات التيار، إلى فشل فوري أو كامن للجهاز. منحنى تخفيض التيار الأمامي ضروري للتصميمات التي تعمل في درجات حرارة محيطة مرتفعة لضمان الموثوقية طويلة المدى.

3. الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس معايير الأداء النموذجية عند Ta=25 درجة مئوية تحت ظروف الاختبار المحددة. تحدد هذه القيم السلوك التشغيلي المتوقع لـ LED.

3.1 المعلمات البصرية

• شدة الإضاءة (Iv):45.0 - 280.0 ميللي كانديلا (الحد الأدنى - الحد الأقصى) عند IF = 20 مللي أمبير. تم القياس بمستشعر/مرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):70 درجة (نموذجي). تُعرّف على أنها الزاوية الكاملة التي تكون عندها الشدة نصف شدة الذروة المحورية.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):468 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):465.0 - 475.0 نانومتر عند IF = 20 مللي أمبير. الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد اللون، والمشتق من مخطط لونية CIE.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):25 نانومتر (نموذجي). العرض الطيفي المقاس عند نصف أقصى شدة (FWHM).

3.2 المعلمات الكهربائية

• الجهد الأمامي (V_F):3.0 - 3.8 فولت (نموذجي - أقصى) عند IF = 20 مللي أمبير.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير (أقصى) عند V_R= 5 فولت.
• السعة (C):40 بيكو فاراد (نموذجي) عند V_F=0 فولت، f=1 ميجاهرتز.

نطاق الجهد الأمامي مهم لتصميم دائرة القيادة، خاصة عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي، لضمان تقاسم التيار والسطوع الموحد.

4. نظام التصنيف

لإدارة الاختلافات في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معايير الأداء الرئيسية. يسمح هذا للمصممين باختيار مكونات تلبي متطلبات السطوع واللون المحددة لتطبيقهم.

4.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم التصنيف عند IF = 20 مللي أمبير. التسامح داخل كل مجموعة هو +/-15%.

• الرمز P:45.0 - 71.0 ميللي كانديلا
• الرمز Q:71.0 - 112.0 ميللي كانديلا
• الرمز R:112.0 - 180.0 ميللي كانديلا
• الرمز S:180.0 - 280.0 ميللي كانديلا

4.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم التصنيف عند IF = 20 مللي أمبير. التسامح لكل مجموعة هو +/- 1 نانومتر.

• الرمز AC:465.0 - 470.0 نانومتر
• الرمز AD:470.0 - 475.0 نانومتر

يعد اختيار مصابيح LED من مجموعة واحدة أو مجموعات متجاورة أمرًا بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب لونًا وسطوعًا موحدًا عبر وحدات متعددة، كما في مصفوفات الإضاءة الخلفية أو لوحات مؤشرات الحالة.

5. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل واللحام المناسبان ضروريان لمنع التلف وضمان الموثوقية.

5.1 ملفات لحام إعادة التدفق

توفر ورقة البيانات ملفات درجة الحرارة المقترحة لكل من عمليات اللحام القياسية والخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية:

• منطقة التسخين المسبق:منحدر تدريجي لمنع الصدمة الحرارية.
• منطقة النقع:تسمح باستقرار درجة الحرارة عبر PCB.
• منطقة إعادة التدفق:يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260 درجة مئوية، ويجب التحكم في الوقت فوق 240 درجة مئوية (للخالي من الرصاص) وفقًا للملف.
• منطقة التبريد:منحدر هبوطي مضبوط لتصلب وصلات اللحام بشكل صحيح.

للعمليات الخالية من الرصاص، يُذكر صراحة أنه يجب استخدام معجون لحام SnAgCu.

5.2 التنظيف

يمكن أن تتلف منظفات كيميائية غير محددة علبة LED. إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فمن المستحسن:

• غمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة العادية.
• تحديد وقت الغمر بأقل من دقيقة واحدة.
• تجنب التنظيف بالموجات فوق الصوتية ما لم يتم التحقق منه بشكل خاص، لأنه قد يسبب إجهادًا ميكانيكيًا.

5.3 التخزين والتعامل

• قم بالتخزين في بيئة لا تتجاوز 30 درجة مئوية و 70% رطوبة نسبية.
• يجب لحام مصابيح LED التي تمت إزالتها من عبوة الحاجز الرطوبة الأصلية الخاصة بها عن طريق إعادة التدفق في غضون أسبوع واحد.
• للتخزين لفترات أطول خارج العبوة الأصلية، استخدم حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو مجفف نيتروجين.
• تتطلب المكونات المخزنة خارج الكيس لأكثر من أسبوع تجفيفًا عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 24 ساعة على الأقل قبل التجميع لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

6. معلومات الميكانيكا والتعبئة

6.1 أبعاد العلبة والقطبية

يتم وضع LED في علبة EIA قياسية. يوضح الرسم الميكانيكي التفصيلي (المشار إليه في ورقة البيانات) الأبعاد الرئيسية بما في ذلك الطول والعرض والارتفاع وتحديد لوحة القطب السالب/الموجب. تعني ميزة "التركيب العكسي" عادةً تخطيطًا محددًا للوحة أو اتجاهًا للعدسة مصممًا للتركيب على الجانب المقابل من PCB بالنسبة لمصابيح LED القياسية. يتم توفير تخطيط لوحة اللحام المقترح لضمان تكوين وصلة لحام مناسبة واستقرار ميكانيكي.

6.2 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكون على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم).

• القطع لكل بكرة: 3000
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• شريط الغطاء:يتم إغلاق الجيوب الفارغة للمكونات بشريط غطاء علوي.
• المكونات المفقودة:يُسمح بحد أقصى اثنين من مصابيح LED المفقودة المتتالية لكل مواصفات بكرة.
• تتوافق التعبئة والتغليف مع معايير ANSI/EIA-481-1-A-1994 للمناولة والشحن.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. يعتمد سطوعها بشكل أساسي على التيار الأمامي (IF)، وليس الجهد.

• الدائرة الموصى بها (النموذج A):يجب وضع مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED، حتى عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي بمصدر جهد. يتم حساب هذه المقاومة (R_limit) باستخدام قانون أوم: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. يضمن ذلك تيارًا ثابتًا عبر كل LED، مما يعوض عن الاختلافات الطبيعية في الجهد الأمامي (V_F) من جهاز لآخر، مما يؤدي إلى سطوع موحد.
• الدائرة غير الموصى بها (النموذج B):يُحذر من توصيل عدة مصابيح LED على التوازي مباشرة دون مقاومات فردية على التوالي. يمكن أن تسبب الاختلافات الصغيرة في خصائص I-V لكل LED اختلالًا كبيرًا في التيار، حيث قد يسحب أحد مصابيح LED تيارًا أكبر بكثير من الآخرين، مما يؤدي إلى سطوع غير متكافئ وإجهاد محتمل للجهاز ذو التيار الأعلى.

7.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

هذا LED عرضة للتلف بسبب التفريغ الكهروستاتيكي. يجب اتخاذ الاحتياطات أثناء المناولة والتجميع:

• يجب على المشغلين ارتداء أساور معصم مؤرضة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة.
• يجب تأريض جميع محطات العمل والأدوات والآلات بشكل صحيح.
• استخدم مؤينات لتحييد الشحنة الساكنة التي قد تتراكم على العدسة البلاستيكية بسبب الاحتكاك أثناء المناولة.
• قم بتخزين ونقل مصابيح LED في حاويات موصلة أو مضادة للكهرباء الساكنة.

7.3 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض نسبيًا (76 ملي واط كحد أقصى)، إلا أن الإدارة الحرارية الفعالة لا تزال مهمة لطول العمر، خاصة في درجات الحرارة المحيطة المرتفعة أو تيارات القيادة العالية. يجب أخذ مواصفات التخفيض البالغة 0.25 مللي أمبير/درجة مئوية فوق 25 درجة مئوية في الاعتبار في التصميم. يضمن توفير مساحة نحاسية كافية حول لوحات LED على PCB تبديد الحرارة والحفاظ على درجة حرارة تقاطع أقل، مما يحافظ على الناتج الضوئي ويمدد العمر التشغيلي.

8. تحليل منحنيات الأداء النموذجية

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية (مثل شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي، الجهد الأمامي مقابل درجة الحرارة، التوزيع الطيفي). بينما لا يتم عرض الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن آثارها قياسية:

• I_Vمقابل I_Fمنحنى:يوضح أن شدة الإضاءة تزداد مع التيار الأمامي ولكنها قد تصبح دون خطية عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة وزيادة الحرارة.
• V_Fمقابل منحنى درجة الحرارة:يوضح أن الجهد الأمامي له معامل درجة حرارة سالب (ينخفض مع زيادة درجة حرارة التقاطع). هذا عامل حاسم لمشغلات التيار الثابت.
• منحنى التوزيع الطيفي:يوضح نطاق الانبعاث الضيق المتمركز حول طول موجة الذروة (468 نانومتر)، وهو سمة مميزة لمصابيح LED الزرقاء من نوع InGaN.

9. الموثوقية ونطاق التطبيق

يُقصد بالجهاز استخدامه في المعدات الإلكترونية العادية مثل أجهزة أتمتة المكاتب ومعدات الاتصالات والأجهزة المنزلية. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (مثل الطيران، الأجهزة الطبية، أنظمة السلامة الحرجة)، فإن التشاور الفني المحدد مع الشركة المصنعة للمكون إلزامي قبل التصميم. تشير نطاقات درجة حرارة التشغيل والتخزين المحددة (-55 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية) إلى متانة مناسبة لمجموعة واسعة من البيئات التجارية والصناعية.

10. المقارنة التقنية والاتجاهات

ميزة التركيب العكسي:يسمح هذا التصميم بتثبيت LED على الجانب المقابل من PCB من المشاهد، مع انبعاث الضوء من خلال فتحة أو ثقب في اللوحة. يتيح ذلك تصميمات أنيقة ومسطحة حيث يكون مصدر الضوء مخفيًا، مما يوفر الضوء المنبعث فقط دون مكونات مرئية. يتناقض هذا مع مصابيح LED ذات التركيب العلوي التقليدية حيث تكون العلبة مرئية على السطح.

تقنية InGaN:يعد استخدام مادة أشباه الموصلات إنديوم جاليوم نيتريد معيارًا لمصابيح LED الزرقاء (والخضراء) عالية الكفاءة. يوفر كفاءة إضاءة واستقرارًا جيدين. يركز التطور في هذا المجال على زيادة الكفاءة (لومن لكل واط)، وتحسين اتساق اللون (تصنيف أضيق)، وتعزيز الموثوقية تحت ظروف التشغيل ذات درجة الحرارة العالية والتيار العالي، وغالبًا ما تكون مدفوعة بمتطلبات من الإضاءة العامة والتطبيقات السيارات.

11. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س1: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 30 مللي أمبير لسطوع أعلى؟

ج1: لا. الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 20 مللي أمبير. سيؤدي تجاوز هذا التقييم إلى تقليل العمر الافتراضي وقد يتسبب في فشل فوري. للحصول على سطوع أعلى، اختر مجموعة LED ذات شدة إضاءة أعلى أو نموذج LED مختلف مصنف لتيار أعلى.

س2: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

ج2: طول موجة الذروة (λ_P) هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يصدر LED أكبر قدر من الطاقة الضوئية. الطول الموجي السائد (λ_d) هو قيمة محسوبة تعتمد على إدراك اللون البشري (مخطط CIE) تحدد اللون المدرك. بالنسبة لمصابيح LED أحادية اللون مثل هذا الأزرق، فهي عادةً ما تكون قريبة، لكن λ_dهو المعلمة ذات الصلة لمطابقة الألوان.

س3: لماذا تعتبر المقاومة التسلسلية ضرورية لكل LED على التوازي؟

ج3: بسبب تسامحات التصنيع، يختلف الجهد الأمامي (V_F) لمصابيح LED قليلاً. بدون مقاومة تسلسلية لتحديد التيار، ستسحب مصابيح LED ذات V_Fالأقل تيارًا غير متناسب في تكوين متوازي، مما يؤدي إلى عدم تطابق في السطوع وفشل محتمل بسبب التيار الزائد. تعمل المقاومة كصابورة بسيطة ومستقرة.

س4: كيف أفسر رموز التصنيف عند الطلب؟

ج4: يجب عليك تحديد رمز تصنيف الشدة (مثل "S" لأعلى سطوع) ورمز تصنيف الطول الموجي (مثل "AC" لـ 465-470 نانومتر). سيشير رمز الطلب الكامل إلى شيء مثل LTST-C21TBKT-S-AC للحصول على أجهزة من تلك المجموعات المحددة، مما يضمن اتساق السطوع واللون في عملية الإنتاج الخاصة بك.