ورقة بيانات LED برتقالي SMD LTST-S270KFKT - رؤية جانبية - 2.0-2.4 فولت - 30 مللي أمبير - 75 مللي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لـ LED سطحي التركيب عالي السطوع ذو الإضاءة الجانبية. يستخدم الجهاز شريحة أشباه موصلات متقدمة من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم) لإنتاج ضوء برتقالي نابض بالحياة. مصمم لعمليات التجميع الآلي، وهو معبأ على شريط بعرض 8 مم ويتم توريده على بكرات قطر 7 بوصات، مما يجعله مناسبًا للتصنيع بكميات كبيرة. المنتج متوافق مع توجيهات RoHS ويصنف كمنتج صديق للبيئة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا الـ LED ناتجه فائق السطوع من تقنية AlInGaP، وتوافقه مع عمليات لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء، وتصميمه الجانبي للإشعاع المثالي للتطبيقات التي تتطلب إضاءة من جانب المكون. تضمن عبوته القياسية EIA توافقًا واسعًا. يستهدف هذا الـ LED التطبيقات في الإلكترونيات الاستهلاكية، ومؤشرات الصناعية، وإضاءة المقصورة الداخلية للسيارات، والإضاءة الخلفية حيثما يكون مطلوبًا مؤشر برتقالي مدمج وموثوق ومشرق.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يتم تحديد الحدود التشغيلية للجهاز عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. قد يتسبب تجاوز هذه التقييمات في تلف دائم.

• تبديد الطاقة (Pd):75 مللي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة.
• تيار الأمامي الذروي (I_F(peak)):80 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير تيار مستمر. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل المستمر.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تطبيق جهد عكسي يتجاوز هذا الحد يمكن أن يؤدي إلى انهيار وصلة الـ LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr):-30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg):-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:يتحمل 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ، وهو ما هو نموذجي لعمليات الريفلو الخالية من الرصاص.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس معايير الأداء الرئيسية عند Ta=25 درجة مئوية والتيار الأمامي (I_F) بقيمة 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_V):45.0 - 90.0 ميللي كانديلا (نموذجي). يتم تصنيف الشدة الفعلية (انظر القسم 3). يتم القياس بمستشعر/مرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة (نموذجي). هذه الزاوية الواسعة للرؤية هي سمة مميزة لتصميم العدسة الجانبي.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):611 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون فيه الناتج الطيفي في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):605 نانومتر (نموذجي عند I_F=20mA). هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية، والمستمد من مخطط لونية CIE.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):17 نانومتر (نموذجي). مقياس لنقاء الطيف للضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي (V_F):2.0 - 2.4 فولت (نموذجي عند I_F=20mA). انخفاض الجهد عبر الـ LED عند التوصيل.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى عند V_R=5V). تيار التسرب الصغير عندما يكون الـ LED متحيزًا عكسيًا.

تحذير ESD:الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). إجراءات التعامل المناسبة، بما في ذلك استخدام أساور المعصم المؤرضة والمعدات المضادة للكهرباء الساكنة، إلزامية لمنع التلف.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز شدة إضاءة مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج. يحدد رمز المجموعة نطاق الشدة الأدنى والأقصى.

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

يتم تطبيق تسامح +/-15% على كل مجموعة شدة. يسمح هذا النظام للمصممين باختيار درجة السطوع المناسبة لتطبيقهم، موازنة بين التكلفة والأداء.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى المنحنيات الرسومية المحددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 للناتج الطيفي، الشكل 6 لزاوية الرؤية)، يمكن وصف العلاقات النموذجية:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يظهر الجهد الأمامي (V_F) علاقة لوغاريتمية مع التيار الأمامي (I_F). إنه ثابت نسبيًا في نطاق التشغيل الطبيعي ولكنه يزداد مع التيار.
• شدة الإضاءة مقابل التيار:ناتج الضوء يتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي حتى الحد الأقصى للتيار المقنن. التشغيل فوق التيار المقنن يؤدي إلى زيادة فائقة الخطية في الحرارة واحتمال انخفاض الكفاءة (Droop).
• الاعتماد على درجة الحرارة:ينخفض الجهد الأمامي عادةً مع زيادة درجة حرارة الوصلة (معامل درجة حرارة سلبي). تنخفض شدة الإضاءة عمومًا مع ارتفاع درجة الحرارة، وهو اعتبار رئيسي لإدارة الحرارة في التطبيقات عالية الطاقة أو ذات درجة الحرارة المحيطة العالية.
• التوزيع الطيفي:طيف الضوء المنبعث يتركز حول 611 نانومتر (الذروة) مع نصف عرض ضيق نسبيًا يبلغ 17 نانومتر، مما يشير إلى لون برتقالي مشبع.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة وقطبية التوصيل

يتميز الـ LED بعلبة ذات إضاءة جانبية مع عدسة شفافة. يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة في ورقة البيانات، مع جميع الوحدات بالمليمترات (تسامح ±0.10 مم ما لم يُذكر). تم تصميم العبوة وفقًا لمعايير EIA لضمان التوافق. يتم تحديد الكاثود عادةً بواسطة علامة مرئية مثل شق، أو نقطة خضراء، أو زاوية مقطوعة على العبوة. يتم توفير تخطيط وسادة اللحام والاتجاه المقترح لضمان المحاذاة واللحام المناسبين أثناء تجميع لوحة الدوائر المطبوعة.

5.2 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات على شريط حامل بارز بشريط غطاء واقٍ، ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم).

• القطع لكل بكرة: 4000
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ) للباقي:500 قطعة
• المصابيح المفقودة المتتالية:الحد الأقصى اثنين مسموح بهما لكل بكرة.
• التعبئة والتغليف تتوافق مع مواصفات ANSI/EIA-481.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف لحام الريفلو

يتم توفير ملف تعريف ري فلوي مقترح بالأشعة تحت الحمراء (IR) لعمليات التجميع الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية:

• التسخين المسبق:150–200 درجة مئوية
• وقت التسخين المسبق:الحد الأقصى 120 ثانية.
• درجة حرارة الذروة:الحد الأقصى 260 درجة مئوية.
• الوقت فوق نقطة السيولة:10 ثوانٍ كحد أقصى (الملف الشخصي الموصى به في الصفحة 3).
• يجب توصيف الملف الشخصي لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة المحدد، ومعجون اللحام، والفرن المستخدم.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا:

• درجة حرارة المكواة:الحد الأقصى 300 درجة مئوية.
• وقت اللحام:الحد الأقصى 3 ثوانٍ لكل وصلة.
• الحد من دورة لحام واحدة لمنع التلف الحراري للعبوة البلاستيكية.

6.3 التنظيف

يجب استخدام مواد التنظيف المحددة فقط. المذيبات الموصى بها هي الكحول الإيثيلي أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة. يجب غمر الـ LED لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف عدسة الإيبوكسي أو العبوة.

6.4 ظروف التخزين

التخزين السليم أمر بالغ الأهمية للحفاظ على قابلية اللحام ومنع امتصاص الرطوبة (والذي قد يسبب "انفجار" أثناء الريفلو).

• كيس حاجز الرطوبة المغلق (MBB):قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية. الاستخدام خلال سنة واحدة من تاريخ ختم الكيس.
• بعد فتح الكيس:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. يوصى بإكمال لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء خلال أسبوع واحد من التعرض.
• التخزين الممتد (المفتوح):قم بالتخزين في وعاء محكم الغلق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين.
• التجفيف (Baking):إذا تم التعرض لأكثر من أسبوع واحد، قم بالتجفيف عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا الـ LED البرتقالي الجانبي مثالي لـ:

• مؤشرات الحالة:على الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، والأجهزة المنزلية، ومعدات الشبكات حيث تكون هناك حاجة إلى زاوية رؤية واسعة.
• الإضاءة الخلفية:للألواح المضاءة من الحواف، أو مفاتيح الغشاء، أو الرموز حيث تكون الإضاءة الجانبية مفيدة.
• إضاءة المقصورة الداخلية للسيارات:لإضاءة لوحة القيادة أو الكونسول.
• لوحات التحكم الصناعية:كأضواء تنبيه أو حالة على الآلات.

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة محددة للتيار على التوالي أو محرك تيار ثابت. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F. لمصدر 5 فولت واستهداف I_F=20mA مع V_F=2.4V، R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 أوم.
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (75 مللي واط)، تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في لوحة الدوائر المطبوعة أو ثقوب حرارية إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من الحد الأقصى للتيار للحفاظ على طول عمر الـ LED واستقرار ناتج الضوء.
• حماية ESD:قم بتضمين ثنائيات حماية ESD على خطوط الإدخال الحساسة إذا كان الـ LED في موقع مكشوف، واتبع بروتوكولات التعامل الصارمة مع ESD أثناء التجميع.
• التصميم البصري:طبيعة الإشعاع الجانبي تعني أن ناتج الضوء الأساسي موازٍ لسطح لوحة الدوائر المطبوعة. ضع في اعتبارك أنابيب الضوء، أو العواكس، أو المشتتات لتوجيه الضوء حسب الحاجة.

8. المقارنة التقنية والتمييز

بالمقارنة مع مصابيح LED القياسية ذات الإشعاع العلوي أو تلك التي تستخدم تقنيات أقدم مثل GaAsP، يقدم هذا الـ LED الجانبي من نوع AlInGaP مزايا مميزة:

• كفاءة أعلى (AlInGaP مقابل GaAsP):توفر تقنية AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى ناتج أكثر سطوعًا عند نفس التيار.
• تشبع لوني متفوق:ينتج نصف العرض الطيفي الضيق (17 نانومتر) لونًا برتقاليًا أكثر نقاءً وتشبعًا مقارنة بالبدائل ذات الطيف الأوسع.
• مرونة التصميم (جانبي الرؤية):تمكن العبوة من تصاميم بصرية فريدة غير ممكنة مع المصابيح العلوية، مما يوفر مساحة رأسية ويمكن حلول الإضاءة الجانبية.
• توافق مع العمليات الحديثة:التوافق الكامل مع لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء ومعدات الالتقاط والوضع الآلية يبسط خطوط تجميع SMT الحديثة.

9. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س1: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

ج1: طول موجة الذروة (λ_P=611nm) هي النقطة الفيزيائية للطاقة القصوى في الطيف. الطول الموجي السائد (λ_d=605nm) هو نقطة اللون الإدراكية على مخطط CIE. λ_dأكثر صلة بتحديد اللون.

س2: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بمصدر 3.3 فولت بدون مقاومة؟

ج2: لا. الجهد الأمامي هو ~2.4 فولت. توصيله مباشرة بـ 3.3 فولت سيسبب تيارًا مفرطًا، مما قد يتجاوز حد 30 مللي أمبير ويتلف الـ LED. مقاومة تحديد التيار مطلوبة دائمًا.

س3: لماذا يوجد نظام تصنيف (Binning) لشدة الإضاءة؟

ج3: تسبب الاختلافات التصنيعية اختلافات طفيفة في الناتج. يقوم التصنيف بفرز مصابيح LED إلى مجموعات سطوع متسقة، مما يسمح للمصممين باختيار الدرجة المناسبة ويضمن أداءً يمكن التنبؤ به داخل الدفعة.

س4: كيف أفسر زاوية الرؤية البالغة 130 درجة؟

ج4: زاوية الرؤية (2θ_1/2) هي الزاوية الكاملة حيث تنخفض الشدة إلى نصف قيمتها القصوى. تعني زاوية 130 درجة أن الضوء ينبعث على مخروط واسع جدًا، مما يجعله مرئيًا من العديد من الزوايا الجانبية.

س5: هل التجفيف (Baking) مطلوب دائمًا قبل اللحام؟

ج5: التجفيف مطلوب فقط إذا تعرضت مصابيح LED لظروف محيطة خارج كيسها المغلق الأصلي لأكثر من الوقت المحدد (مثل أسبوع واحد عند ≤60% رطوبة نسبية). هذا يمنع تشقق العبوة الناجم عن الرطوبة أثناء الريفلو.

10. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

المثال 1: مؤشر حالة مثبت على اللوحة

في لوحة تحكم، يمكن تركيب الـ LED عند حافة فتحة، مع توجيه إشعاعه الجانبي عبر أنبوب ضوء أو نافذة معتمة. تضمن زاوية الرؤية الواسعة رؤية المؤشر للمشغل من مواقع مختلفة. دائرة بسيطة بمقاومة 150 أوم من دبوس GPIO لوحدة تحكم دقيقة 5 فولت توفر تشغيلًا كافيًا عند ~17 مللي أمبير.

المثال 2: إضاءة متسلسلة في جهاز استهلاكي

يمكن وضع عدة مصابيح LED جنبًا إلى جنب على طول حاوية الجهاز. من خلال التحكم فيها بالتسلسل عبر وحدة تحكم دقيقة، يمكن إنشاء تأثير مسح على غرار "Knight Rider" أو شريط تقدم، باستخدام إشعاعها الجانبي لإنشاء خط ضوء سلس.

11. مقدمة عن المبدأ التقني

يعتمد هذا الـ LED على مادة أشباه الموصلات AlInGaP المزروعة على ركيزة. عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من وصلة PN، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، البرتقالي (~605-611 نانومتر). تحتوي العبوة الجانبية على عدسة إيبوكسي مصبوبة تشكل نمط ناتج الضوء، وتستخرجه من جانب الشريحة بدلاً من الأعلى. غالبًا ما يتضمن هذا التصميم تجاويف عاكسة داخل العبوة لإعادة توجيه الضوء.

12. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر الاتجاه في مصابيح LED المؤشرية السطحية نحو كفاءة أعلى، وحزم أصغر، وتكامل أكبر. بينما تظل تقنية AlInGaP هي التقنية المهيمنة لمصابيح LED الحمراء والبرتقالية والصفراء عالية الكفاءة، يركز البحث المستمر على تحسين كفاءة الاستخراج والاستقرار الحراري. هناك أيضًا اتجاه نحو تصنيف أكثر دقة وتسامحات أضيق لتلبية متطلبات تطبيقات مثل إضاءة السيارات والشاشات عالية الجودة. أصبح التوافق مع عمليات الريفلو الخالية من الرصاص وعالية الحرارة متطلبًا قياسيًا، مدفوعًا باللوائح البيئية العالمية. علاوة على ذلك، فإن الطلب على أداء موثوق في البيئات القاسية (نطاقات حرارة أوسع، رطوبة أعلى) يستمر في دفع التقدم في إغلاق العبوة وعلوم المواد.