ورقة بيانات LED من نوع LTW-S225DSKF-F - ثنائي اللون (أبيض/برتقالي) - 20 مللي أمبير - 74 مللي واط/48 مللي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

إن LTW-S225DSKF-F هو مصباح LED ثنائي اللون مضغوط، ذو رؤية جانبية، مثبت على السطح (SMD). تم تصميمه للتجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، مما يجعله مثالياً للتطبيقات ذات المساحة المحدودة في الأجهزة الإلكترونية الحديثة. تتميز العبوة بعدسة صفراء وتحتوي على شريحتي LED متميزتين: واحدة تصدر ضوءاً أبيض (قائمة على InGaN) والأخرى تصدر ضوءاً برتقالياً (قائمة على AlInGaP). يتيح هذا التكوين وظائف إشارة وإضاءة خلفية متعددة الاستخدامات ضمن بصمة صغيرة واحدة.

1.1 المزايا الأساسية

• الوظيفة ثنائية اللون:يجمع بين مصدري الضوء الأبيض والبرتقالي في عبوة واحدة، مما يوفر مساحة اللوحة ويبسط التصميم.
• سطوع عالٍ:يستخدم تقنية أشباه الموصلات فائقة السطوع من نوع AlInGaP و InGaN للحصول على شدة إضاءة ممتازة.
• التوافق مع التصنيع:مصمم لتكون متوافقاً مع معدات التركيب الآلي وعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، مما يسهل الإنتاج بكميات كبيرة.
• التعبئة الموحدة:يتم توريده على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات، متوافق مع معايير EIA للتداول الفعال.
• الامتثال البيئي:المنتج متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).

1.2 الأسواق المستهدفة والتطبيقات

هذا المكون مناسب لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية التي تتطلب مؤشرات موثوقة ومضغوطة. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية ما يلي:

• أجهزة الاتصالات:مؤشرات الحالة في الهواتف اللاسلكية والهواتف المحمولة ومعدات الشبكات.
• الحوسبة المحمولة:إضاءة خلفية لوحة المفاتيح في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة المحمولة الأخرى.
• الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية:مصابيح المؤشر في الأجهزة المنزلية ومعدات أتمتة المكاتب ولوحات التحكم الصناعية.
• تكنولوجيا العرض:مناسب للشاشات الدقيقة والثريات الرمزية التي تتطلب إشارة ملونة واضحة.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً لحدود تشغيل LED وخصائص أدائه تحت ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C).

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود.

المعلمة	الشريحة البيضاء	الشريحة البرتقالية	الوحدة
تبديد الطاقة (Pd)	74	48	مللي واط
تيار الأمامي الذروي (دورة عمل 1/10، نبضة 0.1 مللي ثانية)	100	40	مللي أمبير
التيار الأمامي المستمر (IF)	20	20	مللي أمبير
الجهد العكسي (VR)	5	5	V
نطاق درجة حرارة التشغيل	-20°C إلى +80°C		°C
نطاق درجة حرارة التخزين	-30°C إلى +85°C		°C

التفسير:للشريحة البيضاء تبديد طاقة مسموح به أعلى (74 مللي واط مقابل 48 مللي واط)، مما يشير إلى خصائص حرارية أو كفاءة شريحة مختلفة محتملة. تشترك كلتا الشريحتين في نفس الحد الأقصى للتيار المستمر وهو 20 مللي أمبير، وهو تيار القيادة القياسي للاختبار والتشغيل النموذجي. تصنيف الجهد العكسي 5 فولت منخفض نسبياً، مما يؤكد الحاجة إلى تصميم دائرة مناسب لتجنب الانحياز العكسي العرضي، والذي يُقصد به فقط للاختبار بالأشعة تحت الحمراء.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تم القياس عند حالة الاختبار القياسية IF = 20 مللي أمبير و Ta = 25°C.

المعلمة	الرمز	أبيض (الحد الأدنى/النموذجي/الأقصى)	برتقالي (الحد الأدنى/النموذجي/الأقصى)	الوحدة	الحالة/ملاحظة
شدة الإضاءة	Iv	112 / - / 450	45 / - / 180	ميللي كانديلا	ملاحظة 1,2,5
زاوية الرؤية (2θ1/2)	-	130 (نموذجي)		درجة	Fig.5
الطول الموجي الذروي	λP	-	611 (نموذجي)	نانومتر	-
الطول الموجي السائد	λd	-	605 (نموذجي)	نانومتر	ملاحظة 3,5
الجهد الأمامي	VF	2.5 / - / 3.7	1.7 / - / 2.4	V	IF=20mA

التفسير:

• السطوع والتصنيف:نطاق Iv الواسع (مثلاً، 112-450 ميللي كانديلا للأبيض) يستلزم نظام تصنيف لضمان الاتساق في دفعات الإنتاج. الطول الموجي السائد النموذجي للشريحة البرتقالية البالغ 605 نانومتر والذروة عند 611 نانومتر يؤكد لونها في طيف البرتقالي/الكهرماني.
• زاوية الرؤية:زاوية رؤية 130 درجة تصنف هذا الـ LED على أنه ذو زاوية واسعة، مناسب للتطبيقات حيث تكون الرؤية من مواقع خارج المحور مهمة.
• الجهد الأمامي:تظهر الشريحة البرتقالية AlInGaP جهداً أمامياً نموذجياً أقل (VF ~1.7-2.4V) مقارنة بالشريحة البيضاء InGaN (VF ~2.5-3.7V). هذه معلمة حاسمة لتصميم دائرة القيادة، حيث تختلف متطلبات إمداد الطاقة بين اللونين.

2.3 الخصائص الحرارية واللحام

تم تصنيف الجهاز للّحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. هذا متوافق مع ملفات تعريف عمليات اللحام الخالية من الرصاص القياسية. نطاقات درجة حرارة التشغيل والتخزين قياسية لمصابيح LED التجارية من نوع SMD.

3. شرح نظام التصنيف

لإدارة الاختلافات الطبيعية في تصنيع أشباه الموصلات، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء. يستخدم LTW-S225DSKF-F معيارين أساسيين للتصنيف.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)

يتم فرز مصابيح LED بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 20 مللي أمبير.

فئات الشريحة البيضاء:

• فئة R:112.0 ميللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 180.0 ميللي كانديلا (الحد الأقصى)
• فئة S:180.0 ميللي كانديلا إلى 280.0 ميللي كانديلا
• فئة T:280.0 ميللي كانديلا إلى 450.0 ميللي كانديلا

التسامح داخل كل فئة هو ±15%.

فئات الشريحة البرتقالية:

• فئة P:45.0 ميللي كانديلا إلى 71.0 ميللي كانديلا
• فئة Q:71.0 ميللي كانديلا إلى 112.0 ميللي كانديلا
• فئة R:112.0 ميللي كانديلا إلى 180.0 ميللي كانديلا

التسامح داخل كل فئة هو ±15%.

3.2 تصنيف اللون (إحداثيات اللون)

لـ LED الأبيض، يتم ضمان اتساق اللون من خلال التصنيف بناءً على إحداثيات اللون CIE 1931 (x, y). تحدد ورقة البيانات عدة فئات (مثل S1-1, S1-2, S2-1، إلخ)، كل منها تحدد مساحة رباعية صغيرة على مخطط الألوان. التسامح لإحداثيات (x, y) داخل أي فئة لون معينة هو ±0.01. هذا التحكم المشدد ضروري للتطبيقات التي تتطلب مظهراً أبيض موحداً عبر عدة مصابيح LED.

4. تحليل منحنى الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 5 لزاوية الرؤية)، يمكن وصف العلاقات النموذجية بناءً على فيزياء LED:

• التيار مقابل شدة الإضاءة (منحنى I-Iv):تزداد شدة الإضاءة بشكل عام مع التيار الأمامي بطريقة شبه خطية. قد يؤدي تشغيل LED فوق 20 مللي أمبير إلى إنتاج إضاءة أعلى ولكنه سيزيد من تبديد الطاقة ودرجة حرارة الوصلة، مما قد يؤثر على العمر الافتراضي وانزياح اللون.
• الجهد الأمامي مقابل التيار (منحنى V-I):خاصية V-I أسية، نموذجية للديود. يزداد الجهد الأمامي (VF) مع التيار وينخفض مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة.
• الاعتماد على درجة الحرارة:تنخفض شدة إضاءة مصابيح LED عادةً مع زيادة درجة حرارة الوصلة. قد تظهر الشريحة AlInGaP (البرتقالية) تثبيطاً حرارياً أقل من الشريحة InGaN (البيضاء) في درجات الحرارة المرتفعة، ولكن كلاهما سيشهد انخفاضاً في الإخراج. كما أن للجهد الأمامي معامل درجة حرارة سالب.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة وتعيين الأطراف

لعبوة SMD بصمة محددة. تشمل الأبعاد الحرجة الطول والعرض والارتفاع، جميعها بتسامح قياسي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تعيين الأطراف حاسم للتوصيل الصحيح للدائرة:

• الطرفان 1 و 2:الأنود والكاثود لشريحة LEDالبرتقاليةمن نوع AlInGaP.
• الطرفان 3 و 4:الأنود والكاثود لشريحة LEDالبيضاءمن نوع InGaN.

يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع.

5.2 تصميم وسادة اللوحة الموصى به واتجاه اللحام

تتضمن ورقة البيانات نمط أرضية مقترح (تخطيط وسادة النحاس) للـ PCB. يضمن اتباع هذه التوصية تكوين وصلة لحام موثوقة، واستقرار ميكانيكي مناسب، ومحاذاة صحيحة أثناء إعادة التدفق. يوضح الرسم أيضاً الاتجاه الموصى به لـ LED على الشريط بالنسبة لاتجاه اللحام لتقليل ظاهرة "اللوح القبري" أو سوء المحاذاة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، يُقترح الشرط التالي:

• درجة الحرارة الذروية:260°C كحد أقصى.
• الوقت عند الذروة:10 ثوانٍ كحد أقصى.
• التسخين المسبق:150°C إلى 200°C.
• وقت التسخين المسبق:120 ثانية كحد أقصى.

يمكن لـ LED تحمل ملف إعادة التدفق هذا مرتين كحد أقصى.

6.2 اللحام اليدوي (إذا لزم الأمر)

إذا كان اللحام اليدوي ضرورياً:

• درجة حرارة المكواة:300°C كحد أقصى.
• وقت اللحام:3 ثوانٍ كحد أقصى لكل طرف.
• مهم:يجب إجراء اللحام اليدوي مرة واحدة فقط.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوباً، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. العوامل الموصى بها هي كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية. يجب غمر LED لأقل من دقيقة واحدة. قد تتلف المواد الكيميائية غير المحددة العبوة البلاستيكية أو العدسة.

6.4 التخزين والتعامل

• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب استخدام ضوابط ESD المناسبة (أساور المعصم، معدات مؤرضة) أثناء التعامل.
• حساسية الرطوبة:وفقاً لاحتياطات مستوى حساسية الرطوبة (MSL) القياسية لعبوات SMD:
• الكيس المغلق:يجب تخزين مصابيح LED في الكيس المضاد للرطوبة الأصلي مع مجفف عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. "العمر الافتراضي" بعد فتح الكيس هو أسبوع واحد للّحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء.
• الأجهزة المعرضة:إذا تم التخزين خارج العبوة الأصلية لأكثر من أسبوع، يُوصى بالخبز عند 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED في شريط ناقل بارز للتجميع الآلي:

• عرض الشريط:8 مم.
• قطر البكرة:7 بوصات (178 مم).
• الكمية لكل بكرة:4000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• معيار التعبئة:متوافق مع مواصفات ANSI/EIA-481.

يتم إغلاق الشريط بشريط غطاء لحماية المكونات. الحد الأقصى المسموح به لعدد المكونات المفقودة المتتالية في الشريط هو اثنان.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

تتطلب كل شريحة LED (بيضاء وبرتقالية) مقاومتها المحددة للتيار عند تشغيلها من مصدر جهد (مثل خط 3.3V أو 5V). يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_supply - VF_LED) / I_LED.مثال:لـ LED الأبيض مع VF = 3.2V (نموذجي)، يتم تشغيله عند 20 مللي أمبير من مصدر 5V: R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 أوم. سيكون المقاوم القياسي 91 أوم مناسباً. يجب إجراء هذا الحساب بشكل منفصل لكل لون بسبب قيم VF المختلفة الخاصة بهم.

8.2 اعتبارات التصميم

• إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في اللوحة حول الوسائد يساعد على تبديد الحرارة، والحفاظ على أداء LED وعمره الافتراضي، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة المرتفعة.
• قيادة التيار:قيادة التيار الثابت أفضل من الجهد الثابت للحفاظ على سطوع ولون ثابتين، حيث أن VF يختلف مع درجة الحرارة وبين الوحدات الفردية.
• التصميم البصري:ملف الانبعاث الجانبي مثالي لإضاءة الحوادف الموجهة للضوء أو للإشارة حيث يتم تركيب LED بشكل عمودي على سطح الرؤية. ضع في الاعتبار زاوية الرؤية 130 درجة عند تصميم أنابيب الضوء أو الفتحات.

9. المقارنة والتمييز التقني

عوامل التمييز الأساسية لـ LTW-S225DSKF-F هي:

1. التكوين ثنائي الشريحة، ذو الرؤية الجانبية:هذه عبوة متخصصة لا توجد في مصابيح LED الباعثة من الأعلى القياسية. تتيح لوني مؤشر مستقلين من جهاز واحد مثبت على حافة PCB.
2. مزيج تكنولوجيا الشريحة:يمثل استخدام AlInGaP للبرتقالي و InGaN للأبيض خياراً محسناً للكفاءة وجودة اللون في أطيافهما الخاصة.
3. جاهزية التصنيع:التوافق الكامل مع عمليات SMT الآلية (التركيب، إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء) والتعبئة القياسية بالشريط والبكرة يجعله مكوناً صديقاً للإنتاج.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل مصابيح LED البيضاء والبرتقالية في وقت واحد عند 20 مللي أمبير لكل منهما؟

ج1: كهربائياً، نعم، لأن لها أنودات وكاثودات مستقلة. ومع ذلك، يجب أن تأخذ في الاعتبار تبديد الطاقة الإجمالي على العبوة الصغيرة. يولد التشغيل المتزامن بالتيار الكامل حرارة أكثر، مما قد يؤثر على الأداء والموثوقية. يُنصح بتخفيض التيار أو تنفيذ إدارة حرارية للتشغيل المزدوج المستمر.

س2: لماذا تصنيف الجهد العكسي 5 فولت فقط؟

ج2: لم يتم تصميم مصابيح LED للعمل في انحياز عكسي. تصنيف 5 فولت هو جهد تحمل للاختبار والحماية من الاتصال العكسي العرضي. في تصميم الدائرة، تأكد من عدم تعرض LED أبداً لجهد عكسي يتجاوز هذا الحد، عادةً عن طريق وضعه في سلسلة مع ديود يسمح فقط بالتيار الأمامي.

س3: ماذا تعني رموز التصنيف (R, S, T, P, Q) عند الطلب؟

ج3: تحدد هذه الرموز الحد الأدنى المضمون لشدة إضاءة مصابيح LED في الدفعة. على سبيل المثال، طلب "أبيض، فئة T" يضمن أن كل LED سيكون له شدة بين 280 و 450 ميللي كانديلا عند 20 مللي أمبير. يضمن تحديد الفئة اتساق السطوع عبر عملية الإنتاج الخاصة بك. يجب أيضاً تحديد فئة اللون (مثل S2-1) لمصابيح LED البيضاء إذا كان اتساق اللون حاسماً.

11. مثال عملي للاستخدام

السيناريو: مؤشر حالة لموجه شبكة

يحتاج المصمم إلى إشارة حالة مزدوجة (مثل "التشغيل" و"نشاط الشبكة") على اللوحة الأمامية لموجه مضغوط. المساحة محدودة.

التنفيذ:يتم تركيب مصباح LED واحد من نوع LTW-S225DSKF-F عمودياً على اللوحة الرئيسية، موضع على الحافة مواجهاً دليل ضوء يوجه الضوء إلى اللوحة الأمامية. يتم توصيل الشريحةالبرتقاليةبدائرة "الطاقة" وتتوهج بثبات عند التشغيل. يتم توصيل الشريحةالبيضاءبمعالج الشبكة وتمت برمجتها للوميض عند اكتشاف نشاط البيانات. يوفر هذا الحل مساحة PCB، ويقلل عدد الأجزاء، ويستخدم دليل ضوء واحد لإشارتين بصريتين متميزتين.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

مصابيح LED هي أجهزة أشباه موصلات تصدر الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد لون الضوء بواسطة فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات.

• InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد):يستخدم نظام المواد هذا لـ LED الأبيض. عادةً، يتم طلاء شريحة InGaN الباعثة للون الأزرق بطبقة فوسفورية. يحفز الضوء الأزرق الفوسفور، الذي يعيد بعد ذلك إصدار طيف واسع من الضوء، متحداً مع الضوء الأزرق المتبقي لإنتاج اللون الأبيض.
• AlInGaP (ألومنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد):تستخدم هذه المادة لـ LED البرتقالي. إنه شبه موصل ذو فجوة نطاق مباشرة مناسب تماماً لإنتاج ضوء عالي الكفاءة في أطوال موجات الأحمر والبرتقالي والكهرماني والأصفر.

تدمج العبوة ذات الرؤية الجانبية هاتين الشريحتين المختلفتين من أشباه الموصلات داخل غلاف بلاستيكي مصبوب واحد مع عدسة صفراء اللون مشتركة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتبع تطوير مصابيح LED من نوع SMD مثل LTW-S225DSKF-F عدة اتجاهات صناعية رئيسية:

1. التصغير والتكامل:يستمر التوجه نحو مكونات أصغر وأكثر تكاملاً. توفر العبوات متعددة الشرائح (مثل هذا الـ LED ثنائي اللون) مساحة وتُبسط التجميع مقارنة باستخدام مصباحي LED منفصلين.
2. زيادة الكفاءة والسطوع:تؤدي التحسينات المستمرة في النمو البلوري وتصميم الشريحة إلى كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل واط كهربائي) لكل من تقنيتي InGaN و AlInGaP.
3. تعزيز الموثوقية والمتانة:تساهم التطورات في مواد التغليف، وتكنولوجيا الفوسفور، وإدارة الحرارة في فترات تشغيل أطول وأداء أفضل تحت الظروف القاسية.
4. التوحيد القياسي للأتمتة:يتم تصميم المكونات بشكل متزايد من الأساس لتكون متوافقة مع خطوط تجميع SMT عالية السرعة والدقيقة، بما في ذلك التعبئة الموحدة (الشريط والبكرة) وملفات تعريف إعادة التدفق.

تضمن هذه الاتجاهات أن تظل مصابيح LED من نوع SMD مكونات أساسية عالية الأداء للإشارة والإضاءة عبر صناعة الإلكترونيات.