ورقة بيانات LED SMD للتركيب العكسي LTST-C230TGKT - أخضر 530 نانومتر - 3.2 فولت - 76 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات ثنائي باعث للضوء (LED) عالي السطوع من نوع جهاز التركيب السطحي (SMD) للتركيب العكسي. يستخدم المكون شريحة أشباه موصلات من إنيديوم جاليوم نيتريد (InGaN) لإنتاج ضوء أخضر. تم تصميمه لعمليات التجميع الآلي وهو متوافق مع لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء (IR)، مما يجعله مناسبًا لتصنيع الإلكترونيات بكميات كبيرة. يتم تعبئة الـ LED على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات، متوافقًا مع معايير التعبئة القياسية لتحالف الصناعات الإلكترونية (EIA) لضمان التعامل والتركيب المتسق.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

• متوافق مع RoHS ومنتج صديق للبيئة:مصنع دون استخدام مواد خطرة مثل الرصاص والزئبق والكادميوم، مما يلبي اللوائح البيئية.
• تصميم التركيب العكسي:تم تصميم العبوة للتركيب حيث يواجه السطح الباعث للضوء لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، مما يسمح بتصاميم بصرية محددة أو تخطيطات توفير للمساحة.
• شريحة InGaN فائقة السطوع:يتيح نظام مادة InGaN كفاءة إضاءة عالية وإخراج لون أخضر محدد جيدًا.
• التوافق مع الأتمتة:تضمن تعبئة الشريط والبكرة والبصمة القياسية التوافق مع معدات التقاط والتركيب الآلية عالية السرعة.
• قابل للحم بالريفلو:يتحمل منحنيات لحام الريفلو القياسية بالأشعة تحت الحمراء المستخدمة في خطوط تجميع تكنولوجيا التركيب السطحي (SMT).

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تبديد الطاقة (Pd):76 ميغاواط
• تيار التشغيل الأمامي الذروة (I_F(peak)):100 مللي أمبير (عند دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية)
• تيار التشغيل الأمامي المستمر (I_F):20 مللي أمبير
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr):-20°C إلى +80°C
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg):-30°C إلى +100°C
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:درجة حرارة ذروة 260°C كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25°C تحت ظروف الاختبار المحددة.

• شدة الإضاءة (I_V):تتراوح من حد أدنى 71.0 ميللي كانديلا إلى حد أقصى 450.0 ميللي كانديلا عند تيار تشغيل أمامي (I_F) بقيمة 20 مللي أمبير. تم القياس 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 الضوء إلى نصف قيمتها الذروية (على المحور).
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_P):530 نانومتر. الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج الطاقة الطيفية في أعلى مستوياته.
• الطول الموجي السائد (λ_d):525 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد لون الـ LED، ويُشتق من مخطط لونية CIE.
• عرض النصف الطيفي (Δλ):35 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ فالقيمة الأصغر تعني مصدر ضوء أكثر أحادية اللون.
• جهد التشغيل الأمامي (V_F):نموذجيًا 3.20 فولت، مع نطاق من 2.80 فولت إلى 3.60 فولت عند I_F= 20 مللي أمبير.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند تطبيق جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت.مهم:لم يتم تصميم هذا الـ LED للعمل تحت انحياز عكسي؛ معلمة الاختبار هذه هي فقط لتوصيف التسرب.

2.3 تحذير التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

الـ LED حساس للتفريغ الكهروستاتيكي وارتفاعات الجهد. إجراءات التحكم المناسبة في ESD إلزامية أثناء التعامل، بما في ذلك استخدام أساور المعصم المؤرضة والقفازات المضادة للكهرباء الساكنة وضمان تأريض جميع المعدات بشكل صحيح لمنع الفشل الكامن أو الكارثي.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء. هذا يسمح للمصممين باختيار أجزاء تلبي متطلبات التطبيق المحددة.

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

التسامح لكل مجموعة هو ±0.1 فولت.

• D7:2.80 – 3.00 فولت
• D8:3.00 – 3.20 فولت
• D9:3.20 – 3.40 فولت
• D10:3.40 – 3.60 فولت

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

التسامح لكل مجموعة هو ±15%.

• Q:71.0 – 112.0 ميللي كانديلا
• R:112.0 – 180.0 ميللي كانديلا
• S:180.0 – 280.0 ميللي كانديلا
• T:280.0 – 450.0 ميللي كانديلا

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

التسامح لكل مجموعة هو ±1 نانومتر.

• AP:520.0 – 525.0 نانومتر
• AQ:525.0 – 530.0 نانومتر
• AR:530.0 – 535.0 نانومتر

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الأداء النموذجية (مثل شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار التشغيل الأمامي، جهد التشغيل الأمامي مقابل درجة الحرارة، التوزيع الطيفي). هذه المنحنيات ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف غير قياسية.

• منحنيات I-V/L-I:تُظهر العلاقة بين تيار التشغيل الأمامي (I_F)، جهد التشغيل الأمامي (V_F)، وإخراج الضوء (شدة الإضاءة). إخراج الضوء يتناسب عمومًا مع التيار، ولكن قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب التسخين.
• الاعتماد على درجة الحرارة:ينخفض جهد التشغيل الأمامي عادةً مع زيادة درجة حرارة التقاطع، بينما تنخفض شدة الإضاءة أيضًا. يجب على المصممين مراعاة إدارة الحرارة للحفاظ على سطوع ثابت.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يظهر قوة إخراج الضوء عبر الأطوال الموجية، متمركزًا حول الطول الموجي الذروة البالغ 530 نانومتر بعرض نصف نموذجي 35 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يأتي الـ LED في عبوة SMD قياسية. جميع الأبعاد بالميليمترات مع تسامح عام ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتضمن الرسم القياسات الرئيسية مثل الطول الإجمالي والعرض والارتفاع وحجم/موضع وسادات القطب السالب/الموجب.

5.2 تخطيط وسادة اللحام المقترح

يتم توفير نمط أرضية PCB موصى به (البصمة) لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة أثناء الريفلو. الالتزام بهذا النمط يساعد في منع ظاهرة "اللوح القبر" (وقوف المكون على طرفه) ويضمن المحاذاة الصحيحة.

5.3 تحديد القطبية

يتميز المكون بعلامة أو ميزة فيزيائية (مثل شق، زاوية مائلة، أو نقطة) لتحديد القطب السالب. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء تخطيط وتجميع PCB.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 منحنى لحام الريفلو

يتم توفير منحنى ريفلو بالأشعة تحت الحمراء مقترح لعمليات اللحام الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية:

• التسخين المسبق:150–200°C كحد أقصى لمدة 120 ثانية لتسخين اللوحة تدريجيًا وتنشيط المادة المساعدة للّحام.
• درجة الحرارة الذروة:260°C كحد أقصى.
• الوقت فوق نقطة السيولة:يجب ألا يتعرض المكون لدرجة الحرارة الذروة لأكثر من 10 ثوانٍ. لا يجب إجراء الريفلو أكثر من مرتين.

يستند المنحنى إلى معايير JEDEC لضمان التركيب الموثوق دون الإضرار بعلبة الـ LED.

6.2 اللحام اليدوي (إذا لزم الأمر)

إذا كان اللحام اليدوي مطلوبًا، استخدم مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة:

• درجة حرارة المكواة:300°C كحد أقصى.
• وقت اللحام:3 ثوانٍ كحد أقصى لكل وسادة. قصر على دورة لحام واحدة فقط.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، استخدم فقط المذيبات المحددة لتجنب إتلاف العدسة البلاستيكية والعبوة. العوامل الموصى بها هي كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة العادية. يجب أن يكون وقت الغمر أقل من دقيقة واحدة. لا تستخدم التنظيف بالموجات فوق الصوتية ما لم يتم التحقق صراحةً من أنها آمنة لهذا المكون.

7. التعبئة ومعلومات الطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

• عرض الشريط الحامل:8 مم.
• قطر البكرة:7 بوصات.
• الكمية لكل بكرة:3000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• إغلاق الجيوب:يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط غطاء.
• المكونات المفقودة:يُسمح بحد أقصى اثنين من مصابيح LED مفقودة متتالية وفقًا للمواصفة (ANSI/EIA 481).

8. التخزين والتعامل

• العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية (RH). العمر الافتراضي هو سنة واحدة عند التخزين في كيس الحاجز الرطوبة الأصلي مع مجفف.
• العبوة المفتوحة:للمكونات المزالة من الكيس المغلق، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30°C و 60% RH. يُوصى بإكمال لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء خلال 672 ساعة (28 يومًا، MSL 2a) من التعرض. للتخزين لفترات أطول خارج الكيس الأصلي، استخدم حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو مجفف نيتروجين. يجب خبز المكونات المعرضة لأكثر من 672 ساعة عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل التجميع لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء الريفلو.

9. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

9.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا الـ LED الأخضر عالي السطوع مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات التي تتطلب مؤشر حالة، إضاءة خلفية، أو إضاءة زخرفية، بما في ذلك:

• الإلكترونيات الاستهلاكية (مثل المؤشرات على الأجهزة، معدات الصوت).
• لوحات التحكم الصناعية وواجهات الإنسان والآلة (HMIs).
• إضاءة السيارات الداخلية (تطبيقات غير حرجة، تخضع لمؤهلات إضافية).
• اللافتات وشرائط الإضاءة الزخرفية.

ملاحظة حرجة:هذا المنتج مخصص للمعدات الإلكترونية العادية. للتطبيقات التي قد يعرض الفشل فيها الحياة أو الصحة للخطر (الطيران، الأجهزة الطبية، أنظمة السلامة)، استشارة الشركة المصنعة بشأن الملاءمة ومتطلبات الموثوقية الإضافية أمر ضروري قبل التصميم الداخلي.

9.2 تصميم الدائرة الكهربائية

• تحديد التيار:الـ LED هو جهاز يعمل بالتيار. استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار على التوالي أو دائرة قيادة تيار ثابت لمنع تجاوز الحد الأقصى لتيار التشغيل الأمامي المستمر (20 مللي أمبير). يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F.
• اختيار الجهد:ضع في اعتبارك مجموعة جهد التشغيل الأمامي (D7-D10) في تصميمك لضمان تنظيم التيار المناسب عبر جميع الوحدات، خاصة عند توصيل عدة مصابيح LED على التوالي.
• حماية الجهد العكسي:نظرًا لأن الجهاز لم يُصمم للعمل العكسي، تأكد من أن تصميمات الدائرة تمنع تطبيق أي انحياز عكسي عبر الـ LED. في الدوائر حيث يكون الجهد العكسي ممكنًا (مثل الاقتران AC أو الأحمال الحثية)، فكر في إضافة ديود حماية على التوازي (منحاز عكسيًا بالنسبة للـ LED).

9.3 إدارة الحرارة

بينما تبديد الطاقة منخفض نسبيًا (76 ميغاواط)، فإن الإدارة الحرارية الفعالة على PCB أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الموثوقية طويلة المدى وإخراج ضوء ثابت. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية حول وسادات اللحام لتعمل كمشتت حراري، خاصة عند التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من التيار الأقصى.

10. المقارنة الفنية والتمييز

يقدم هذا الـ LED للتركيب العكسي مزايا محددة:

• مقارنة بمصابيح LED الباعثة للأعلى القياسية:يسمح تصميم التركيب العكسي بحلول بصرية مبتكرة حيث يتم توجيه الضوء عبر PCB أو انعكاسه منها، مما يتيح تصميمات منتجات أرق أو أدلة ضوء محددة.
• مقارنة بالعبوات غير الصديقة للأتمتة:توفر تعبئة الشريط والبكرة والبناء القوي لـ SMD فوائد كبيرة في التكلفة والموثوقية في التجميع الآلي بكميات كبيرة مقارنة بمصابيح LED ذات الثقب أو المكونات المعبأة بشكل فضفاض.
• مقارنة بمصابيح LED ذات زاوية رؤية أوسع:توفر زاوية الرؤية 130 درجة توازنًا جيدًا بين الرؤية الواسعة والشدة الأمامية. للتطبيقات التي تتطلب حزمة ضيقة جدًا، سيكون الإصدار ذو العدسة أو عبوة مختلفة أكثر ملاءمة.

11. الأسئلة الشائعة (FAQs)

11.1 ما الفرق بين الطول الموجي القمة والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي القمة (λ_P):الطول الموجي المحدد الذي يصدر فيه الـ LED أكبر قدر من الطاقة الضوئية. إنه قياس فيزيائي من الطيف.
الطول الموجي السائد (λ_d):الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية كلون الضوء. يتم حسابه من إحداثيات لون CIE. بالنسبة لـ LED أخضر أحادي اللون، غالبًا ما تكون هذه القيم قريبة، كما هو الحال هنا (530 نانومتر مقابل 525 نانومتر).

11.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED مباشرة بمصدر طاقة 5 فولت؟

No.سيؤدي توصيل مصدر طاقة 5 فولت مباشرة عبر الـ LED إلى محاولة إجبار تيار مرتفع جدًا من خلاله، مما سيتجاوز بالتأكيد الحد الأقصى المطلق ويسبب فشلاً فوريًا. يجب عليك دائمًا استخدام آلية تحديد تيار، مثل المقاومة. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت وجهد تشغيل أمامي نموذجي V_Fبقيمة 3.2 فولت عند 20 مللي أمبير، ستكون هناك حاجة إلى مقاومة على التوالي بقيمة (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 أوم (مقاومة قياسية 91 أوم).

11.3 لماذا تكون ظروف التخزين بعد فتح الكيس صارمة جدًا؟

يمكن أن تمتص عبوات SMD الرطوبة من الغلاف الجوي. أثناء عملية لحام الريفلو عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحبوسة أن تتبخر بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا يمكن أن يؤدي إلى تقشير العبوة أو تشقق الشريحة (ظاهرة تُعرف باسم "الفرقعة" أو "الإجهاد الناجم عن الرطوبة"). تم تصميم ظروف التخزين المحددة ومتطلبات الخبز للتخفيف من هذه المخاطر.

12. مثال دراسة حالة للتصميم الداخلي

السيناريو:تصميم مؤشر حالة لجهاز طبي محمول يتطلب إشارة خضراء واضحة وساطعة. لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) مكتظة، ويحتاج المؤشر إلى التركيب على الجانب السفلي، مع توجيه الضوء عبر فتحة صغيرة في الغلاف.
الحل:الـ LED للتركيب العكسي هو الخيار المثالي. يمكن وضعه على الجزء السفلي من PCB مع مواجهة سطحه الباعث للضوء للوحة. فتحة صغيرة أو فتحة في طبقة النحاس للـ PCB مباشرة تحت الـ LED تسمح للضوء بالمرور إلى دليل الضوء في الغلاف. تضمن زاوية الرؤية 130 درجة اقترانًا جيدًا في دليل الضوء. يختار المصمم المجموعاتAQ(525-530 نانومتر) للحصول على لون أخضر ثابت وSأوTللحصول على سطوع عالٍ. يتم استخدام قائد تيار ثابت مضبوط على 15-18 مللي أمبير لضمان عمر طويل وإخراج مستقر، مع مراعاة انتشار مجموعة جهد التشغيل الأمامي. يتم اتباع إجراءات صارمة للتحكم في ESD والرطوبة أثناء التجميع.

13. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد هذا الـ LED على تكنولوجيا أشباه الموصلات InGaN. في الـ LED، يتدفق التيار الكهربائي عبر تقاطع p-n يتكون من مواد أشباه موصلات مختلفة (InGaN للمنطقة النشطة). عندما تتحد الإلكترونات مع الفجوات في هذه المنطقة النشطة، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد للإنديوم والغاليوم والنيترايد فجوة النطاق للمادة، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. يؤدي محتوى الإنديوم الأعلى عمومًا إلى تحويل الانبعاث نحو أطوال موجية أطول (مثل الأخضر، الأصفر، الأحمر)، على الرغم من أن مصابيح LED InGaN الخضراء تمثل إنجازًا تقنيًا كبيرًا بسبب تحديات المواد. يتم تغليف الشريحة في عبوة بلاستيكية تتضمن عدسة لتشكيل إخراج الضوء وحماية شريحة أشباه الموصلات.

14. اتجاهات الصناعة

يستمر سوق مصابيح LED SMD في التطور مع عدة اتجاهات رئيسية:

• زيادة الكفاءة (لومن/وات):يهدف البحث المستمر في المواد والتعبئة إلى استخراج المزيد من الضوء (لومن) من نفس طاقة الإدخال الكهربائية (وات)، مما يقلل من استهلاك الطاقة والحمل الحراري.
• التصغير:أصبحت العبوات أصغر حجمًا (مثل أحجام 0201، 01005 المتري) لتمكين تصميمات لوحات بكثافة أعلى وتطبيقات جديدة في الأجهزة فائقة الصغر.
• تحسين اتساق اللون والتصنيف:تؤدي التطورات في النمو البلوري والتحكم في التصنيع إلى توزيعات أداء أكثر ضيقًا، مما يقلل الحاجة إلى تصنيف مكثف ويبسط سلاسل التوريد للتطبيقات الحساسة للون.
• التكامل:هناك اتجاه نحو دمج عدة شرائح LED (RGB، RGBW) في عبوة واحدة أو دمج مصابيح LED مع قوادة ورقائق تحكم لإنشاء وحدات إضاءة "ذكية".
• الموثوقية والعمر الافتراضي:التركيز على تحسين الأداء في ظل ظروف درجة الحرارة العالية والتيار العالي لتلبية متطلبات تطبيقات الإضاءة السياراتية والصناعية والخارجية.

يمثل المكون الموصوف في ورقة البيانات هذه حلاً ناضجًا وموثوقًا ومعتمدًا على نطاق واسع في هذا المشهد المتطور.