LTST-C230TBKT-5A ورقة بيانات LED SMD - تركيب عكسي - أزرق (InGaN) - 2.65-3.15 فولت - 76 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-C230TBKT-5A صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED) من نوع Surface-Mount Device (SMD) مُصممًا لعمليات التجميع الإلكتروني الحديثة. المكون الأساسي فيه هو شريحة أشباه موصلات ساطعة للغاية من نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، تُصدر ضوءًا أزرق. السمة المميزة الرئيسية لهذا المكون هي تصميمه للتركيب العكسي، مما يعني أن الانبعاث الضوئي الرئيسي يحدث عبر الجانب السفلي (الركيزة) للغلاف. يُشار إلى ذلك بوصف العدسة بأنها "شفافة مائية"، والتي توفر عادةً زاوية رؤية أوسع أو أكثر تحديدًا مقارنة بالعدسات المشتتة. يتم تعبئة المكون على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التركيب الآلي عالية السرعة المستخدمة في التصنيع بالجملة.

يُصنف المنتج على أنه منتج صديق للبيئة، مما يعني أنه يتوافق مع توجيهية تقييد المواد الخطرة (RoHS). كما أنه مُصمم ليكون متوافقًا مع الدوائر المتكاملة (IC) ويمكنه تحمل عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية، وهي أساسية لتجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) الخالية من الرصاص.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 القيم القصوى المطلقة

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

• تبديد الطاقة (Pd):76 ميغاواط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للـ LED تبديدها كحرارة دون تدهور أدائه أو عمره الافتراضي. تجاوز هذا الحد، خاصة في درجات الحرارة المحيطة الأعلى، يمكن أن يؤدي إلى تسارع فقدان شدة الإضاءة (لومن) وفشل محتمل.
• تيار التشغيل الأمامي الذروي (I_F(PEAK)):100 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي لحظي مسموح به، ولكن فقط في ظل ظروف النبض بدورة عمل صارمة 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. لا يُستخدم للتشغيل المستمر.
• تيار التشغيل الأمامي المستمر (I_F):20 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار الأمامي المستمر للتشغيل الموثوق على المدى الطويل. يتم قياس معظم الخصائص الكهربائية والبصرية عند تيار اختبار قياسي يبلغ 5 مللي أمبير.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:يمكن للمكون العمل في بيئات تتراوح من -20°C إلى +80°C ويمكن تخزينه من -30°C إلى +85°C.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:يمكن للغلاف تحمل درجة حرارة ذروية تصل إلى 260°C لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ أثناء لحام إعادة التدفق، وهو ما يتماشى مع متطلبات عمليات اللحام الخالية من الرصاص الشائعة.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عند Ta=25°C و I_F=5 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك، وهي تحدد أداء الـ LED.

• شدة الإضاءة (I_V):تتراوح من حد أدنى 11.2 ملي كانديلا (mcd) إلى حد أقصى 45.0 mcd. لم يتم تحديد قيمة نموذجية، مما يشير إلى أن الأداء يُدار من خلال نظام التصنيف (انظر القسم 3). يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة استجابة العين البشرية الضوئية (منحنى CIE).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور (0 درجة). زاوية الرؤية الواسعة مثل هذه هي سمة مميزة لمصابيح LED ذات التركيب العكسي أو الرؤية الجانبية وهي مناسبة لتطبيقات الإضاءة الخلفية والمؤشرات التي تتطلب إضاءة واسعة.
• الطول الموجي الذروي (λ_P):468 نانومتر (nm). هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج القدرة الطيفية في أعلى مستوياته.
• الطول الموجي السائد (λ_d):يتراوح من 465.0 nm إلى 476.5 nm. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد لون الضوء، والمستمد من مخطط لونية CIE. إنه المعلمة الأكثر صلة بتحديد اللون من الطول الموجي الذروي.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):25 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث، ويُقاس كالعرض عند نصف أقصى شدة.
• جهد التشغيل الأمامي (V_F):يتراوح من 2.65 فولت إلى 3.15 فولت عند 5 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر الـ LED عندما يكون موصلًا للتيار. إنها معلمة حاسمة لتصميم دائرة القيادة.
• التيار العكسي (I_R):أقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت. لم يتم تصميم هذا الـ LED للعمل بتحيز عكسي؛ هذه المعلمة مخصصة لاختبار تيار التسرب فقط. تطبيق جهد عكسي في الدائرة يمكن أن يتلف المكون.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء. يستخدم LTST-C230TBKT-5A نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد.

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تصنيف الفئات من 1 إلى 5، حيث تغطي كل فئة نطاق 0.1 فولت من 2.65 فولت إلى 3.15 فولت عند 5 مللي أمبير. التسامح داخل كل فئة هو ±0.1 فولت. هذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED ذات جهد أمامي V_Fمتشابه لتقاسم التيار في المصفوفات المتوازية.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف الفئات كـ L1، L2، M1، M2، N1، N2، مع شدة إضاءة دنيا تتراوح من 11.2 mcd إلى 35.5 mcd. التسامح على كل فئة هو ±15%. هذا يتيح الاختيار بناءً على متطلبات السطوع للتطبيق.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تعريف فئتين: AC (465.0-470.0 nm) و AD (470.0-476.5 nm). التسامح هو ±1 نانومتر. يضمن هذا اتساق اللون داخل دفعة من مصابيح LED، وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقات مثل شاشات متعددة المقاطع أو الإضاءة الخلفية المختلطة الألوان.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة ولكن لم يتم توفيرها في مقتطف النص، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذه المصابيح ستشمل:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار التشغيل الأمامي (I_Vمقابل I_F):يوضح كيف يزداد ناتج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة شبه خطية عند التيارات الأعلى بسبب التسخين وانخفاض الكفاءة.
• جهد التشغيل الأمامي مقابل تيار التشغيل الأمامي (V_Fمقابل I_F):يوضح الخاصية الأسية للتيار-الجهد للصمام الثنائي. يزداد الجهد مع التيار وينخفض مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح تأثير الإخماد الحراري، حيث ينخفض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة (وبالتالي درجة حرارة الوصلة). الإدارة الحرارية المناسبة هي مفتاح الحفاظ على السطوع المستقر.
• توزيع القدرة الطيفية:رسم بياني يوضح شدة الضوء المنبعث عبر طيف الأطوال الموجية، متمركزًا حول الطول الموجي الذروي البالغ 468 نانومتر مع عرض نصف مميز.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات الغلاف

5.1 أبعاد الغلاف

يتوافق الـ LED مع مخطط غلاف قياسي EIA. التسامحات الأبعاد الرئيسية هي ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم تحديد البصمة الدقيقة وارتفاع المكون في الرسومات الأبعاد المشار إليها في ورقة البيانات.

5.2 تحديد القطبية وتصميم نقاط اللحام

بالنسبة لمصابيح LED ذات التركيب العكسي، يتم عادةً تحديد القطبية (الكاثود/الأنود) على الجزء العلوي من الغلاف أو الإشارة إليها من خلال شكل أو حجم مختلف لنقطة اللحام في رسم البصمة. تتضمن ورقة البيانات أبعاد نقاط اللحام المقترحة لضمان وصلة لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء إعادة التدفق. اتباع هذه التوصيات أمر بالغ الأهمية للاستقرار الميكانيكي والأداء الحراري.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق (Reflow)

يتم توفير ملف تعريف مقترح لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية منطقة التسخين المسبق (150-200°C)، ومنحدر تحكم إلى درجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260°C، ووقت فوق السائل (TAL) يضمن تكوين وصلة لحام مناسبة دون تعريض الـ LED لإجهاد حراري مفرط. يمكن للمكون تحمل درجة الحرارة الذروية هذه لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. يعتمد الملف الشخصي على معايير JEDEC لضمان الموثوقية.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي باستخدام المكواة ضروريًا، فلا يجب أن تتجاوز درجة حرارة الطرف 300°C، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ كحد أقصى لعملية واحدة فقط.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُنصح بغمر الـ LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف الغلاف البلاستيكي أو العدسة.

6.4 التخزين والتعامل

• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب أن يتضمن التعامل استخدام أسوار المعصم، وقفازات مضادة للكهرباء الساكنة، ومعدات مؤرضة بشكل صحيح.
• حساسية الرطوبة:الغلاف حساس للرطوبة. عند تخزينه مع مجفف، يجب تخزينه عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية واستخدامه خلال عام واحد. بمجرد الفتح، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30°C و 60% رطوبة نسبية. يجب خبز المكونات المعرضة لأكثر من 672 ساعة (مستوى MSL 2a) عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لمنع ظاهرة "الفشار" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

التعبئة القياسية هي شريط ناقل بارز بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم إغلاق الجيوب الفارغة في الشريط بشريط غطاء علوي. تتبع التعبئة مواصفات ANSI/EIA-481. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، ينطبق حد أدنى لكمية التعبئة يبلغ 500 قطعة للباقي.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

يجعل تصميم التركيب العكسي وزاوية الرؤية الواسعة هذا الـ LED مناسبًا لما يلي:

• الإضاءة الخلفية ذات الإضاءة الجانبية:لشاشات LCD في الإلكترونيات الاستهلاكية، والأجهزة المنزلية، ودواخل السيارات، حيث يتم حقن الضوء من الجانب إلى لوح موجه للضوء.
• مؤشرات الحالة:على الألواح الأمامية للمعدات حيث تكون زاوية الرؤية الواسعة مفيدة.
• الإضاءة الزخرفية:في اللافتات أو الإضاءة التكميلية حيث يكون الانبعاث الجانبي مطلوبًا.

8.2 اعتبارات التصميم

• قيادة التيار:استخدم قائد تيار ثابت أو مقاومة محددة للتيار على التوالي مع الـ LED للحفاظ على سطوع ثابت ومنع الانحراف الحراري. نقطة التشغيل القياسية هي 5-20 مللي أمبير تيار مستمر.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مسار حراري جيد من نقاط لحام الـ LED إلى النحاس في لوحة الدوائر المطبوعة يساعد في الحفاظ على الأداء والعمر الافتراضي، خاصة في درجات الحرارة المحيطة الأعلى أو تيارات القيادة الأعلى.
• التصميم البصري:تنتج العدسة الشفافة المائية نمط حزمة ضوئية أكثر تركيزًا مقارنة بالعدسة المشتتة. ضع ذلك في الاعتبار في تصميم موجه الضوء أو المشتت لتطبيقات الإضاءة الخلفية.

9. المقارنة والتمييز التقني

يكمن التمايز الأساسي لهذا الـ LED فيهندسة التركيب العكسيعلى عكس مصابيح LED ذات الانبعاث العلوي، ينبعث الضوء عبر الركيزة، مما يسمح غالبًا بتركيب منخفض الارتفاع وزاوية رؤية واسعة جدًا مثالية للإطلاق الجانبي في موجهات الضوء. يوفر استخدامشريحة InGaNكفاءة عالية وسطوعًا في الطيف الأزرق. يجعله الامتثال لمعاييرالتركيب الآليوإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراءمكونًا جاهزًا للاستخدام في خطوط تجميع SMT الحديثة عالية الحجم، مما يميزه عن مصابيح LED القديمة ذات الثقب المار أو التجميع اليدوي.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED عند 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: نعم، 20 مللي أمبير هو الحد الأقصى الموصى به للتيار الأمامي المستمر. للحصول على عمر افتراضي مثالي ومراعاة التأثيرات الحرارية، فإن التشغيل عند هذه القيمة أو أقل منها، مثل تيار الاختبار القياسي البالغ 5 مللي أمبير، هو أمر شائع.

س: ماذا يعني رمز التصنيف في رقم الجزء (مثل -5A)؟

ج: على الرغم من عدم تفصيله صراحةً في المقتطف، فإن اللواحق مثل "-5A" تشير غالبًا إلى مجموعات تصنيف محددة لجهد التشغيل الأمامي، والشدة، و/أو الطول الموجي وفقًا لقوائم رموز التصنيف المقدمة. يتيح هذا الاختيار الدقيق لاحتياجات التطبيق.

س: هل يلزم وجود مشتت حراري لهذا الـ LED؟

ج: للتشغيل عند 20 مللي أمبير أو أقل في الظروف المحيطة النموذجية، فإن النحاس الموجود في لوحة الدوائر المطبوعة نفسه يوفر عادةً تبريدًا حراريًا كافيًا. لدرجات الحرارة المحيطة العالية أو إذا تم تشغيله عند القيم القصوى المطلقة، فمن المستحسن تعزيز التصميم الحراري لبصمة لوحة الدوائر المطبوعة.

س: هل يمكنني استخدام هذا للإضاءة الخارجية للسيارات؟

ج: تنص ورقة البيانات على أن الـ LED مخصص للمعدات الإلكترونية العادية. بالنسبة للتطبيقات ذات متطلبات الموثوقية الاستثنائية مثل الإضاءة الخارجية للسيارات، يلزم التشاور مع الشركة المصنعة للتحقق من الملاءمة والحصول على مؤهلات خاصة بدرجة السيارات.

11. مثال عملي على حالة الاستخدام

حالة تصميم: إضاءة خلفية لشاشة لوحة أجهزة صغيرة

يحتاج مصمم إلى إضاءة خلفية لشاشة LCD أحادية اللون مقاس 2 بوصة بإضاءة متساوية. يختار LTST-C230TBKT-5A لخاصية الانبعاث الجانبي. يتم وضع أربعة مصابيح LED على طول حافة واحدة من لوح موجه للضوء (LGP) من الأكريليك. يتم تشغيل مصابيح LED على التوالي مع قائد تيار ثابت مضبوط على 15 مللي أمبير لكل LED، مما يضمن تيارًا وسطوعًا موحدين. تقوم زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة بتوصيل الضوء بكفاءة إلى LGP. يختار المصمم مصابيح LED من نفس فئة الشدة (مثل M1) وفئة الطول الموجي (مثل AC) لضمان سطوع ولون متسقين عبر الشاشة. يتبع تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة أبعاد نقاط اللحام المقترحة ويتضمن وصلات تخفيف حرارية إلى مستوى أرضي لتبديد الحرارة.

12. مقدمة في المبدأ العلمي

يعتمد انبعاث الضوء في هذا الـ LED على الإضاءة الكهربائية في وصلة p-n أشباه الموصلات المصنوعة من مواد InGaN. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. في أشباه موصلات InGaN، يطلق هذا الاتحاد الطاقة بشكل أساسي في شكل فوتونات زرقاء. يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون الأزرق) بواسطة طاقة فجوة النطاق لسبيكة InGaN. يعني تصميم "التركيب العكسي" أن الشريحة مثبتة بطريقة تجعل الطبقة النشطة المولدة للضوء تشع للأسفل عبر الركيزة الشفافة للشريحة، والتي يتم تشكيلها وتوجيهها بعد ذلك بواسطة عدسة الإيبوكسي الشفافة المائية للغلاف.

13. اتجاهات التطور

يستمر الاتجاه في مصابيح LED من نوع SMD مثل هذا نحو كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من ناتج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية)، وتحسين اتساق اللون من خلال تصنيف أكثر ضيقًا، وتعزيز الموثوقية في ظل ظروف درجة حرارة ورطوبة أعلى. تتطور تكنولوجيا التغليف للسماح ببصمات أصغر مع الحفاظ على ناتج الضوء أو زيادته. هناك أيضًا دافع قوي نحو اعتماد أوسع للمواد الخالية من الرصاص والهالوجين لتلبية اللوائح البيئية المتطورة عالميًا. يظل دمج مصابيح LED في عمليات التجميع والتفتيش الآلية محورًا رئيسيًا، مما يضمن التوافق مع خطوط التصنيع الذكية للصناعة 4.0.