ورقة بيانات LED LTST-S33GBEGK-SN SMD - 3.2x1.6x0.6mm - أزرق/أحمر/أخضر - 20mA - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لـ LTST-S33GBEGK-SN، وهو LED SMD جانبي ثلاثي الألوان. تم تصميم هذا المكون لتجميع لوحات الدوائر المطبوعة الآلي وهو مناسب للتطبيقات ذات المساحة المحدودة عبر مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

1.1 الميزات

• متوافق مع معايير RoHS البيئية.
• عبوة جانبية فائقة الرقة بسمك 0.6 مم مع طلاء قصدير لتحسين قابلية اللحام.
• يستخدم رقائق أشباه موصلات عالية السطوع من نوع InGaN (أزرق/أخضر) و AlInGaP (أحمر).
• معبأ على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات للتركيب الآلي.
• يتوافق مع الخطوط العريضة القياسية لعبوات EIA.
• منطق تشغيل متوافق مع الدوائر المتكاملة (IC).
• متوافق بالكامل مع معدات التركيب الآلي القياسية.
• مصمم لتحمل عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR).

1.2 التطبيقات

يُقصد استخدام هذا LED في مختلف المعدات الإلكترونية حيث يكون الحجم الصغير والأداء الموثوق به أمرًا بالغ الأهمية. تشمل مجالات التطبيق النموذجية:

• أجهزة الاتصالات ومعدات أتمتة المكاتب.
• الأجهزة المنزلية ولوحات التحكم الصناعية.
• الإضاءة الخلفية للأزرار ولوحات المفاتيح.
• مؤشرات الحالة والطاقة.
• الشاشات الدقيقة وإضاءة الرموز.
• مصابيح الإشارة.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

توفر الأقسام التالية تفصيلاً مفصلاً لخصائص أداء LED تحت ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C).

2.1 القيم القصوى المطلقة

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

• تبديد الطاقة (Pd):الأزرق/الأخضر: 76 ميغاواط كحد أقصى؛ الأحمر: 50 ميغاواط كحد أقصى. هذه المعلمة حاسمة لتصميم إدارة الحرارة.
• تيار التشغيل الأمامي الذروي (I_FP):الأزرق/الأخضر: 100 مللي أمبير (دورة عمل 1/10، نبضة 0.1 مللي ثانية)؛ الأحمر: 80 مللي أمبير. للعمل النبضي فقط.
• تيار التشغيل الأمامي المستمر (I_F):20 مللي أمبير لجميع الألوان. هذا هو تيار التشغيل المستمر الموصى به.
• 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:يتحمل درجة حرارة ذروية 260°C لمدة 10 ثوانٍ، مناسب لعمليات إعادة التدفق الخالية من الرصاص.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

تم القياس عند I_F= 20 مللي أمبير، Ta = 25°C، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_V):
  • الأزرق: 224 - 450 ملي كانديلا (الحد الأدنى - الحد الأقصى).
  • الأحمر: 400 - 750 ملي كانديلا.
  • الأخضر: 1120 - 1900 ملي كانديلا.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):نموذجي 130 درجة. هذه الزاوية الواسعة للرؤية هي سمة من سمات العبوات الجانبية الإشعاع.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):القيم النموذجية هي الأزرق: 468 نانومتر، الأحمر: 632 نانومتر، الأخضر: 518 نانومتر.
• الطول الموجي السائد (λ_d):
  • الأزرق: 465 - 475 نانومتر.
  • الأحمر: 618 - 628 نانومتر.
  • الأخضر: 520 - 530 نانومتر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):القيم النموذجية هي الأزرق: 25 نانومتر، الأحمر: 17 نانومتر، الأخضر: 35 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف للضوء المنبعث.
• جهد التشغيل الأمامي (V_F):
  • الأزرق/الأخضر: 2.55 - 3.30 فولت.
  • الأحمر: 1.90 - 2.50 فولت.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند V_R= 5 فولت. ملاحظة: الجهاز غير مصمم للعمل بالتحيز العكسي؛ هذه المعلمة لأغراض اختبار IR فقط.

3. شرح نظام التصنيف

يتم فرز LEDs في مجموعات بناءً على المعلمات الكهربائية والبصرية الرئيسية لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم. هذا يسمح للمصممين باختيار أجزاء تلبي متطلبات تطبيق محددة لتوحيد اللون والسطوع.

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي (V_F)

عند I_F= 20 مللي أمبير. التسامح لكل مجموعة هو ±0.1 فولت.

• الأزرق والأخضر:المجموعة 1: 2.55-3.05 فولت؛ المجموعة 2: 3.05-3.30 فولت.
• الأحمر:المجموعة 1: 1.90-2.20 فولت؛ المجموعة 2: 2.20-2.50 فولت.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

عند I_F= 20 مللي أمبير. التسامح لكل مجموعة هو ±15%.

• الأزرق:S2 (224-280 ملي كانديلا)، T1 (280-355 ملي كانديلا)، T2 (355-450 ملي كانديلا).
• الأحمر:U1 (400-500 ملي كانديلا)، U2 (500-600 ملي كانديلا)، U3 (600-750 ملي كانديلا).
• الأخضر:W1 (1120-1380 ملي كانديلا)، W2 (1380-1640 ملي كانديلا)، W3 (1640-1900 ملي كانديلا).

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى البيانات الرسومية المحددة في ورقة البيانات، يتم وصف العلاقات النموذجية أدناه بناءً على فيزياء LED القياسية.

4.1 خاصية التيار مقابل الجهد (I-V)

يظهر جهد التشغيل الأمامي (V_F) علاقة لوغاريتمية مع تيار التشغيل الأمامي (I_F). يزداد مع التيار ولكنه يعتمد أيضًا على درجة الحرارة، وينخفض عادةً مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار (I_V-I_F)

شدة الإضاءة تتناسب تقريبًا مع تيار التشغيل الأمامي في نطاق التشغيل العادي. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة التأثيرات الحرارية وظاهرة الانخفاض في مادة أشباه الموصلات.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

يتأثر أداء LEDs بشكل كبير بدرجة حرارة التقاطع (T_j). عادةً، تنخفض شدة الإضاءة مع زيادة T_j. جهد التشغيل الأمامي (V_F) لـ LEDs القائمة على InGaN (أزرق/أخضر) ينخفض عمومًا مع ارتفاع درجة الحرارة، بينما بالنسبة لـ LEDs القائمة على AlInGaP (أحمر)، يكون الانخفاض أقل وضوحًا. يعتبر وجود مصدر تبريد مناسب وإدارة التيار أمرًا ضروريًا للحفاظ على الناتج البصري المستقر والموثوقية طويلة الأجل.

4.4 توزيع الطيف

يتميز طيف الضوء المنبعث بطول موجة الذروة (λ_P) ونصف عرض الطيف (Δλ). الطول الموجي السائد (λ_d) هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية. يمكن أن يتحول الطيف قليلاً مع تغيرات تيار التشغيل ودرجة حرارة التقاطع.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتم وضع LTST-S33GBEGK-SN في عبوة SOP (عبوة صغيرة المخطط) جانبية. الأبعاد الرئيسية (بالمليمترات) هي كما يلي، مع تسامح عام ±0.1 مم: يبلغ طول جسم العبوة حوالي 3.2 مم، وعرضها 1.6 مم، وارتفاعها 0.6 مم، مما يجعلها مكونًا فائق الرقة. تخصيص الأطراف هو: الطرف 1: كاثود أخضر، الطرف 3: أنود أحمر، الطرف 4: أنود أزرق (يجب التحقق من وظائف الأطراف المحددة من مخطط العبوة).

5.2 تخطيط نقاط اللحام الموصى به على اللوحة والقطبية

يتم توفير نمط أرضي موصى به للوحة PCB لضمان تكوين وصلة لحام مناسبة واستقرار ميكانيكي أثناء إعادة التدفق. يأخذ التصميم في الاعتبار تكوين حشوة اللحام ومنع ظاهرة "اللوح القبري". تعتبر علامة القطبية الواضحة على طبقة السيلك سكرين للوحة PCB المقابلة لمؤشر الطرف 1 للـ LED أمرًا ضروريًا لمنع التثبيت غير الصحيح.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ظروف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (عملية خالية من الرصاص)

الجهاز مؤهل للحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الخالي من الرصاص. يتضمن الملف الشخصي المقترح مرحلة تسخين مسبق، ومنطقة نقع، ومنطقة إعادة تدفق بدرجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260°C لمدة 10 ثوانٍ، ومرحلة تبريد مُتحكم بها. يعد الالتزام بهذا الملف الشخصي أمرًا بالغ الأهمية لمنع التلف الحراري لعبوة LED والوصلات السلكية الداخلية.

6.2 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُسمح بغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. يمكن أن يؤدي استخدام المنظفات الكيميائية غير المحددة أو العدوانية إلى إتلاف عدسة الإيبوكسي ومادة العبوة، مما يؤدي إلى انخفاض الناتج الضوئي أو فشل مبكر.

6.3 التخزين والتعامل

• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):تعتبر LEDs حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب إجراء التعامل باستخدام أساور معصم مؤرضة، وسجاد مضاد للكهرباء الساكنة، وحاويات. يجب تأريض جميع المعدات بشكل صحيح.
• حساسية الرطوبة:تم تصنيف العبوة بـ MSL 3. عندما يتم إغلاق كيس الحاجز الرطوبي الأصلي بمادة مجففة، يجب أن يكون التخزين عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية، مع عمر تخزين لمدة عام واحد. بمجرد الفتح، يجب تخزين المكونات عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية ويجب إعادة تدفقها بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد. بالنسبة للتخزين لأكثر من أسبوع خارج الكيس الأصلي، يلزم الخبز 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 LEDs على شريط حامل بارز بعرض 8 مم. يتم لف الشريط على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم إغلاق جيوب الشريط بشريط غطاء علوي واقي. تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA-481. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، ينطبق الحد الأدنى لكمية التعبئة البالغة 500 قطعة للباقي.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 اعتبارات التصميم

• الحد من التيار:استخدم دائمًا مقاومة محددة للتيار على التوالي أو محرك تيار ثابت لضبط I_Fإلى المستوى المطلوب (عادةً 20 مللي أمبير كحد أقصى تيار مستمر). يتم حساب قيمة المقاومة كـ R = (جهد التغذية - V_F) / I_F.
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في اللوحة PCB أو ثقوب حرارية، خاصةً لـ LED الأحمر الذي لديه تصنيف Pd أقل، لتوصيل الحرارة بعيدًا عن تقاطع LED والحفاظ على الأداء والعمر الطويل.
• التصميم البصري:طبيعة الإشعاع الجانبي لهذه العبوة مثالية لإضاءة أدلة الضوء الحافة، أو إضاءة الرموز من الجانب، أو توفير مؤشر حالة على حافة اللوحة PCB. ضع في اعتبارك زاوية الرؤية البالغة 130 درجة عند تصميم أنابيب الضوء أو العدسات.

8.2 دوائر التطبيق النموذجية

لاستخدام المؤشر البسيط، يمكن تشغيل كل قناة لون (أحمر، أخضر، أزرق) بشكل مستقل عبر دبوس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة من خلال مقاومة محددة للتيار مناسبة. لتوليد ضوء متعدد الألوان أو أبيض (عن طريق خلط RGB)، يُوصى باستخدام تحكم PWM (تعديل عرض النبضة) أكثر تطوراً لتحقيق خلط الألوان والتعتيم دون تحول في اللونية.

9. المقارنة والتمييز التقني

عوامل التمييز الأساسية لهذا المكون هيملفه الشخصي الفائق الرقة 0.6 مموالإشعاع الجانبي. مقارنةً بـ LEDs ذات الإشعاع العلوي، تتيح هذه العبوة تصاميم صناعية مبتكرة حيث تكون المساحة الرأسية محدودة للغاية، كما في الأجهزة المحمولة فائقة الرقة، أو التكنولوجيا القابلة للارتداء، أو خلف الألواح. يقدم دمج ثلاث رقائق عالية السطوع متميزة (InGaN أزرق/أخضر، AlInGaP أحمر) في عبوة جانبية إشعاع مدمجة واحدة حلاً ثلاثي الألوان في شكل عامل عادة ما يكون مخصصًا لـ LEDs جانبية أحادية اللون.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 هل يمكنني تشغيل LED بتيار أعلى من 20mA للحصول على سطوع أكبر؟

لا يُوصى بالتشغيل المستمر فوق الحد الأقصى المطلق لتيار التشغيل الأمامي المستمر البالغ 20mA لأنه سيتجاوز تصنيف تبديد الطاقة، مما يؤدي إلى درجة حرارة تقاطع مفرطة، وتسارع استهلاك اللومن، وفشل كارثي محتمل. للحصول على سطوع أعلى، اختر LED من مجموعة شدة إضاءة أعلى أو فكر في التشغيل النبضي ضمن تصنيفات التيار الذروي.

10.2 لماذا يختلف جهد التشغيل الأمامي لكل لون؟

جهد التشغيل الأمامي هو خاصية أساسية لفجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. تستخدم LEDs الزرقاء والخضراء مواد InGaN ذات فجوة نطاق أوسع، مما يؤدي إلى V_Fأعلى (عادةً ~3.0 فولت). تستخدم LEDs الحمراء مادة AlInGaP ذات فجوة نطاق أضيق، مما يؤدي إلى V_Fأقل (عادةً ~2.0 فولت). يجب أخذ هذا في الاعتبار في تصميم الدائرة، خاصة عند تشغيل ألوان متعددة من نفس خط الجهد.

10.3 كيف أفسر رموز التصنيف؟

تُستخدم رموز التصنيف (مثل T1 لشدة الأزرق، U2 لشدة الأحمر، المجموعة 1 للجهد) أثناء التصنيع لفرز LEDs بناءً على الأداء المقاس. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب اتساقًا في اللون أو السطوع (مثل مصفوفات LED متعددة، الإضاءة الخلفية)، يعد تحديد واستخدام LEDs من نفس رمز التصنيف أمرًا بالغ الأهمية. استشر جداول رموز التصنيف في القسمين 3.1 و 3.2 لاختيار نطاق الأداء المناسب لتصميمك.

11. مثال عملي على حالة الاستخدام

السيناريو: مؤشر حالة على لوحة أم لجهاز استهلاكي رقيق.يقوم مصمم بتطوير ساعة ذكية بقيود على سمك اللوحة الأم تبلغ 1.0 مم. هناك حاجة إلى مؤشر حالة متعدد الألوان (مثل الشحن = أحمر، الشحن الكامل = أخضر، اتصال بلوتوث = أزرق) على حافة اللوحة. يعتبر LTST-S33GBEGK-SN خيارًا مثاليًا. يبلغ ارتفاعه 0.6 مم ويتناسب مع الغلاف الميكانيكي. يسمح الإشعاع الجانبي للضوء بالاقتران مباشرة في دليل ضوء صغير يمتد إلى إطار الجهاز، مما يضيء نافذة صغيرة. سيضع المصمم ثلاث دوائر تشغيل مستقلة (دبوس وحدة تحكم دقيقة + مقاومة) لكل قناة لون على اللوحة PCB، باتباع تخطيط نقاط اللحام الموصى به. سيقوم بتحديد LEDs من نفس مجموعات V_Fو I_Vلضمان سطوع ومظهر لوني موحد عبر جميع الوحدات في الإنتاج.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عند تطبيق جهد تشغيل أمامي عبر تقاطع p-n، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. يتم إطلاق الطاقة المنبعثة أثناء هذا الاتحاد كفوتونات (ضوء). يتم تحديد لون (طول موجة) الضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات المستخدمة في المنطقة النشطة. يدمج LTST-S33GBEGK-SN ثلاثة من تقاطعات p-n المصنوعة من مواد أشباه موصلات مختلفة (InGaN للأزرق/الأخضر، AlInGaP للأحمر) داخل عبوة مصبوبة من الإيبوكسي واحدة، لكل منها اتصالات كهربائية منفصلة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر تطوير SMD LEDs في التركيز على عدة مجالات رئيسية:زيادة الكفاءة (لومن/واط):تؤدي التحسينات المستمرة في النمو البلوري وتصميم الرقاقة إلى إنتاج ناتج ضوئي أكبر لكل وحدة من طاقة الإدخال الكهربائية.التصغير:أصبحت العبوات أصغر حجمًا وأرق لتمكين التكامل الأكثر كثافة وأشكالًا جديدة في الإلكترونيات الاستهلاكية.تحسين تجسيد الألوان والاتساق:تسمح التطورات في تكنولوجيا الفوسفور (لـ LEDs البيضاء) وعمليات التصنيف الأكثر تشددًا بإنتاج ألوان أكثر دقة واتساقًا.موثوقية أعلى وعمر أطول:تعمل مواد التعبئة المحسنة وتصاميم إدارة الحرارة على إطالة عمر التشغيل، مما يجعل LEDs مناسبة لتطبيقات أكثر تطلبًا. تمثل العبوة الجانبية متعددة الرقائق الممثلة في ورقة البيانات هذه استجابة للطلب على حلول إضاءة مدمجة ومتكاملة في الأجهزة ذات المساحة المحدودة.