ورقة بيانات LED LTW-C230DS2 للتركيب العكسي - ضوء أبيض من InGaN - 2.6-3.1 فولت - 72 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTW-C230DS2 صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED) من نوع التركيب السطحي (SMD) مُصممًا خصيصًا لتطبيقات التركيب العكسي. يستخدم شريحة InGaN (نيترايد الغاليوم الإنديوم) فائقة السطوع لإنتاج ضوء أبيض. يتم تغليف هذا المكون في شريط قياسي صناعي بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي وخطوط الإنتاج الضخم. كمنتج صديق للبيئة، فهو متوافق مع توجيهية تقييد المواد الخطرة (RoHS).

الميزة التصميمية الأساسية لهذا الـ LED هي تكوينه للتركيب العكسي، والذي يتيح تصاميم إضاءة مبتكرة حيث يتم تركيب الـ LED على الجانب المقابل للوحة الدوائر المطبوعة (PCB) بعيدًا عن المكونات الأساسية. تضمن توافقه مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) إمكانية دمجه باستخدام سير عمل تقنية التركيب السطحي القياسية (SMT) دون الحاجة إلى معالجة خاصة أو تقنيات لحام إضافية.

2. الغوص العميق في المعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يتم تحديد الحدود التشغيلية للجهاز عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. قد يؤدي تجاوز هذه التصنيفات إلى تلف دائم.

• تبديد الطاقة (Pd):72 ميغاواط. هذه هي أقصى قدرة يمكن لحزمة الـ LED تبديدها كحرارة دون تدهور.
• تيار الأمام الذروي (IFP):100 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• تيار الأمام المستمر (IF):20 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل المستمر.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -55 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية.
• ظروف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء:يتحمل درجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ، بما يتماشى مع ملفات اللحام الخالية من الرصاص الشائعة.

ملاحظة حرجة:لم يتم تصميم الجهاز للعمل تحت تحيز جهد عكسي. يُحظر تطبيق جهد عكسي بشكل مستمر.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس معايير الأداء الرئيسية عند Ta=25 درجة مئوية وتيار اختبار قياسي (IF) قدره 2 مللي أمبير.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من 18.0 ميكروكانديلا (الحد الأدنى) إلى 45.0 ميكروكانديلا (النموذجي). هذا هو السطوع الملحوظ لمصدر الضوء كما يتم قياسه بواسطة مستشعر مُرشح لمطابقة استجابة العين البشرية الضوئية (منحنى CIE).
• زاوية الرؤية (2θ1/2):130 درجة. تشير زاوية الرؤية الواسعة هذه إلى نمط انبعاث ضوئي منتشر، مناسب للإضاءة المساحية بدلاً من الحزم المركزة.
• إحداثيات اللونية (x, y):يتم تعريف نقطة اللون ضمن منطقة محددة على مخطط اللونية CIE 1931. القيم النموذجية هي x=0.294، y=0.286. يجب مراعاة التسامح وفقًا لنظام التصنيف.
• جهد الأمام (VF):يتراوح من 2.6 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.1 فولت (الحد الأقصى) عند IF=2 مللي أمبير. هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة القيادة.
• التيار العكسي (IR):بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. هذا الاختبار للتوصيف فقط؛ لا يجب تشغيل الجهاز في حالة انحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على المعايير المقاسة. يستخدم LTW-C230DS2 نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد.

3.1 تصنيف جهد الأمام (VF)

يتم تصنيف مصابيح LED إلى مجموعات (A10, B10, B11, 12, 13) بناءً على انخفاض جهد الأمام عند 2 مللي أمبير. لكل مجموعة نطاق 0.1 فولت (مثال: B10: من 2.70 فولت إلى 2.80 فولت). ينطبق تسامح ±0.1 فولت على كل مجموعة. يتيح ذلك للمصممين اختيار مصابيح LED ذات تطابق أضيق لـ VF لتطبيقات تقاسم التيار.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (IV)

يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات سطوع (M, N). تغطي المجموعة M نطاق 18-28 ميكروكانديلا، وتغطي المجموعة N نطاق 28-45 ميكروكانديلا عند IF=2 مللي أمبير. ينطبق تسامح ±15% على كل مجموعة. يتم وضع رمز هذه المجموعة على كيس التغليف للتعريف.

3.3 تصنيف درجة اللون (Hue)

يتم تعريف نقطة اللون الأبيض بواسطة إحداثيات اللونية (x, y) على مخطط CIE 1931. يتم تصنيف مصابيح LED إلى أربعة أرباع: S1، S2، S3، و S4. تحدد كل مجموعة منطقة متوازي أضلاع محددة على مخطط الألوان. ينطبق تسامح ±0.01 على كل إحداثي داخل المجموعة. يضمن هذا النظام أن الضوء الأبيض المنبعث يقع ضمن منطقة لونية متوقعة ومتسقة.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات أداء نموذجية توضح العلاقة بين المعايير الرئيسية. بينما لا يتم تفصيل رسوم بيانية محددة في النص المقدم، فإن منحنيات LED القياسية تشمل عادةً:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمام:يوضح كيف يزداد خرج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة غير خطية، ليصل في النهاية إلى مرحلة التشبع.
• جهد الأمام مقابل تيار الأمام:يوضح خاصية التيار-الجهد (I-V) للصمام الثنائي، مُظهرًا العلاقة الأسية وجهد التشغيل.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض خرج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، وهو عامل حاسم لإدارة الحرارة.
• نمط زاوية الرؤية:رسم قطبي يوضح التوزيع الزاوي لشدة الضوء.

هذه المنحنيات أساسية للتنبؤ بالأداء في ظروف التشغيل الواقعية المختلفة التي تتجاوز نقطة الاختبار القياسية.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق الـ LED مع أبعاد العبوة القياسية لـ EIA. يتم توفير جميع الأبعاد الميكانيكية الحرجة في رسومات ورقة البيانات (غير مفصلة بالكامل في النص المقدم ولكنها تشمل عادةً الطول، العرض، الارتفاع، وتباعد المساند). التسامح العام هو ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. لون العدسة أصفر.

5.2 تخطيط مساند اللحام

يتم توفير أبعاد مساند اللحام الموصى بها لضمان التثبيت الميكانيكي السليم وتبديد الحرارة أثناء عملية إعادة التدفق. يمنع اتباع هذه الإرشادات ظاهرة "اللوح القبري" (tombstoning) ويضمن وصلات لحام موثوقة.

5.3 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكون في شريط حامل بارز بشريط غطاء واقٍ، ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). الكمية القياسية للبكرة هي 3000 قطعة. يتبع التغليف مواصفات ANSI/EIA-481. تشمل الملاحظات الرئيسية: ختم الجيوب الفارغة، حد أدنى لكمية التعبئة 500 قطعة للباقي، والسماح بحد أقصى لمكونين مفقودين متتاليين لكل بكرة.

6. إرشادات التجميع والتعامل

6.1 عملية اللحام

الجهاز متوافق تمامًا مع لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR). يتم اقتراح ملف توصيبي:

• التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية.
• زمن التسخين المسبق:بحد أقصى 120 ثانية.
• درجة الحرارة الذروية:بحد أقصى 260 درجة مئوية.
• الزمن عند الذروة:بحد أقصى 10 ثوانٍ (يجب ألا يتم إعادة التدفق أكثر من مرتين).

للإصلاح اليدوي باستخدام مكواة لحام، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الطرف 300 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ لعملية واحدة فقط. يجب توصيف الملف الفعلي لتصميم PCB المحدد، معجون اللحام، والفرن المستخدم.

6.2 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف حزمة الـ LED. تشمل الطرق المقبولة غمر الـ LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة.

6.3 التخزين والحساسية للرطوبة

مصابيح LED هي أجهزة حساسة للرطوبة (MSL 2a).

• العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية. الاستخدام خلال سنة واحدة.
• العبوة المفتوحة:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. يجب إعادة تدفق المكونات بالأشعة تحت الحمراء خلال 672 ساعة (28 يومًا) من التعرض. للتخزين لأكثر من أسبوع خارج الكيس الأصلي، قم بالتخزين في وعاء محكم الغلق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين. تتطلب المكونات المخزنة مفتوحة لأكثر من أسبوع الخبز عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل التجميع لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" (popcorning) أثناء إعادة التدفق.

6.4 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

مصابيح LED عرضة للتلف من الكهرباء الساكنة والارتفاعات الكهربائية. يُوصى باستخدام سوار معصم أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة عند التعامل. يجب تأريض جميع المعدات، بما في ذلك محطات العمل والآلات، بشكل صحيح.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 التطبيقات النموذجية

يُقصد بهذا الـ LED للإضاءة العامة والإشارة في الإلكترونيات الاستهلاكية، ومعدات المكاتب، وأجهزة الاتصالات، والأجهزة المنزلية. تتيح قدرته على التركيب العكسي حلول إضاءة خلفية فريدة لوحات المفاتيح، والألواح، والشاشات حيث يحتاج مصدر الضوء إلى إخفائه أو تركيبه على الجانب الثانوي من لوحة الدوائر المطبوعة.

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا محددًا للتيار على التوالي أو محرك تيار ثابت. لا تقم بالاتصال مباشرة بمصدر جهد. الحد الأقصى لتيار الأمام المستمر هو 20 مللي أمبير.
• إدارة الحرارة:بينما تبديد الطاقة منخفض (72 ميغاواط)، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في لوحة الدوائر المطبوعة لمساند اللحام يساعد على تبديد الحرارة، والحفاظ على خرج الضوء والعمر الافتراضي.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية البالغة 130 درجة إضاءة واسعة منتشرة. للحصول على ضوء أكثر تركيزًا، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات أو أدلة ضوئية).
• اختيار المجموعة (Binning):للتطبيقات التي تتطلب لونًا وسطوعًا موحدين، حدد مجموعة واحدة أو مجموعة ضيقة من المجموعات من الشركة المصنعة.

7.3 قيود التطبيق

استشر الشركة المصنعة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية عالية، خاصةً حيث قد يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (مثل الطيران، الطبية، أنظمة سلامة النقل). تم تصميم هذا المنتج لبيئات العمل التجارية والصناعية القياسية.

8. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما الفرق بين LED التركيب العكسي و LED SMD القياسي ذو الرؤية العلوية؟
ج: تم تصميم LED التركيب العكسي ليتم تثبيته على الجانب المقابل للوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، مع توجيه سطحه الباعث للضوء لأسفل نحو اللوحة. ثم يشع الضوء من خلال فتحة أو ثقب في اللوحة. بينما يصدر LED ذو الرؤية العلوية القياسي الضوء بشكل عمودي بعيدًا عن سطح اللوحة المثبت عليها.

س: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED عند 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟
ج: نعم، 20 مللي أمبير هو الحد الأقصى المقنن لتيار الأمام المستمر. للحصول على أفضل عمر افتراضي وموثوقية، يُوصى غالبًا بتشغيله بتيار أقل (مثل 10-15 مللي أمبير)، حيث يقلل ذلك من توليد الحرارة.

س: لماذا يتم تحديد شدة الإضاءة عند تيار منخفض جدًا (2 مللي أمبير)؟
ج: 2 مللي أمبير هو شرط اختبار قياسي شائع لتوصيف سطوع الـ LED عند مستوى طاقة منخفض، مما يسمح بمقارنة أسهل بين نماذج الـ LED المختلفة وتصنيف متسق. سيكون السطوع أعلى بشكل متناسب عند الحد الأقصى لتيار التشغيل البالغ 20 مللي أمبير.

س: كيف أفسر إحداثيات اللونية (x=0.294، y=0.286)؟
ج: ترسم هذه الإحداثيات نقطة على مخطط فضاء الألوان CIE 1931. تقع هذه النقطة المحددة ضمن المنطقة "البيضاء". يعتمد اللون الأبيض الملحوظ الدقيق (مثل الأبيض البارد، الأبيض المحايد) على الموقع الدقيق. يقوم نظام التصنيف (S1-S4) بتجميع مصابيح LED ذات إحداثيات متطابقة بشكل وثيق لضمان اتساق اللون.

س: هل يلزم وجود مبرد حراري (هيت سينك) لهذا الـ LED؟
ج: بسبب تبديده المنخفض للطاقة (72 ميغاواط)، لا يلزم عادةً وجود مبرد حراري مخصص. ومع ذلك، فإن ممارسات تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة الجيدة، مثل استخدام كمية كافية من النحاس للمساند الحرارية، ضرورية لتوصيل الحرارة بعيدًا عن تقاطع الـ LED، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بأقصى تيار.