ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء LTST-S320TGKT من نوع SMD - إضاءة جانبية - 3.2x2.0x1.1 مم - 3.2 فولت - 76 ميغاواط - أخضر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-S320TGKT ثنائي باعث للضوء (LED) عالي الأداء من نوع جهاز مُركب على السطح (SMD) ذو إضاءة جانبية. يستخدم شريحة شبه موصلة متطورة من نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN) لإنتاج ضوء أخضر ساطع. تم تصميم هذا المكون خصيصًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة من جانب المكون، وليس من الأعلى. تجعل عبوتها المدمجة القياسية (EIA) وتعبئتها على بكرات شريطية منها مثالية لعمليات التجميع الآلي عالية الحجم الشائعة في تصنيع الإلكترونيات الحديثة.

تشمل المزايا الرئيسية لهذا LED امتثاله لتوجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يصنفه كمنتج صديق للبيئة. يتميز بعدسة شفافة بالماء تعظم إخراج الضوء وإطار أطراف مطلٍ بالقصدير للحصول على قابلية لحام ممتازة. الجهاز متوافق تمامًا مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، وهي المعيار لتجميع لوحات تقنية التركيب السطحي (SMT). يضمن تصميمه التوافق مع معدات التقاط والوضع الآلية، مما يبسط خط الإنتاج.

2. تعمق في المواصفات الفنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بتشغيل LED تحت هذه الظروف. الحد الأقصى لتبديد الطاقة هو 76 ميلي واط (mW) عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. يجب ألا يتجاوز تيار التوصيل الأمامي المستمر (DC) 20 مللي أمبير. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروة يبلغ 100 مللي أمبير تحت دورة عمل صارمة 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. يمكن للجهاز العمل ضمن نطاق درجة حرارة محيطة من -20°C إلى +80°C ويمكن تخزينه في درجات حرارة من -30°C إلى +100°C.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يُقاس عند حالة اختبار قياسية Ta=25°C وتيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير، يُظهر LED مقاييس أدائه الأساسية. تبلغ شدة الإضاءة (Iv) قيمة نموذجية قدرها 150 ميللي كانديلا (mcd)، مع قيمة دنيا محددة تبلغ 71.0 mcd. يحدد هذا المعيار سطوع الضوء المنبعث كما يُدرك. زاوية الرؤية (2θ1/2)، المُعرَّفة على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة إلى نصف قيمتها المحورية، هي 130 درجة، مما يوفر نمط حزمة واسعًا مناسبًا للإضاءة الجانبية.

يتم تحديد الخصائص الطيفية بواسطة طول موجة الانبعاث الذروة (λP) البالغ 530 نانومتر (nm) وطول موجة مهيمن (λd) يبلغ 525 نانومتر. نصف عرض الخط الطيفي (Δλ) هو 35 نانومتر، مما يشير إلى نقاء اللون الأخضر. كهربائيًا، يقيس جهد التوصيل الأمامي (VF) عادةً 3.2 فولت، مع نطاق من 2.8V إلى 3.6V. يُضمن أن يكون التيار العكسي (IR) 10 ميكرو أمبير (μA) أو أقل عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5V، على الرغم من أن الجهاز غير مصمم للعمل بالتحيز العكسي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز ثنائيات LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على معايير رئيسية. يسمح هذا للمصممين باختيار أجزاء تلبي متطلبات التسامح المحددة لتطبيقهم.

3.1 تصنيف جهد التوصيل الأمامي

يتم تصنيف جهد التوصيل الأمامي بخطوات 0.2 فولت. تتوافق رموز المجموعات D7، D8، D9، و D10 مع نطاقات الجهد 2.80-3.00V، 3.00-3.20V، 3.20-3.40V، و 3.40-3.60V على التوالي، كل منها بتسامح ±0.1V.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى مجموعات Q، R، و S. تغطي المجموعة Q نطاق 71.0-112.0 mcd، وتغطي المجموعة R نطاق 112.0-180.0 mcd، وتغطي المجموعة S نطاق 180.0-280.0 mcd. ينطبق تسامح ±15% داخل كل مجموعة.

3.3 تصنيف الطول الموجي المهيمن

يتم تصنيف الطول الموجي المهيمن، الذي يحدد اللون المُدرك، إلى AP (520.0-525.0 نانومتر)، AQ (525.0-530.0 نانومتر)، و AR (530.0-535.0 نانومتر). التسامح لكل مجموعة هو ±1 نانومتر.

4. تحليل منحنيات الأداء

على الرغم من الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 لتوزيع الطيف، الشكل 5 لزاوية الرؤية)، يمكن وصف سلوكها النموذجي. العلاقة بين تيار التوصيل الأمامي (IF) وجهد التوصيل الأمامي (VF) هي علاقة أسية، وهي خاصية مميزة للدايود. تكون شدة الإضاءة متناسبة تقريبًا مع تيار التوصيل الأمامي ضمن نطاق التشغيل الموصى به. قد يُظهر الطول الموجي الذروة تحولًا سلبيًا طفيفًا (نحو أطوال موجية أقصر) مع زيادة التيار وتحولًا إيجابيًا (نحو أطوال موجية أطول) مع زيادة درجة حرارة الوصلة. فهم هذه الاتجاهات أمر بالغ الأهمية لتصميم أنظمة إضاءة مستقرة ومتسقة.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق LED مع بصمة SMD قياسية. تشمل الأبعاد الرئيسية طول وعرض وارتفاع الجسم. توفر ورقة البيانات رسمًا ميكانيكيًا مفصلًا بجميع القياسات الحرجة، بما في ذلك تباعد الأطراف والحجم الكلي، وهو أمر أساسي لتصميم نمط اللحام على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

5.2 تحديد القطبية وتخطيط مساند اللحام

يحتوي المكون على علامة قطبية واضحة، عادةً ما تكون شقًا أو نقطة على العبوة، تشير إلى الكاثود (القطب السالب). تتضمن ورقة البيانات رسمًا لأبعاد مساند اللحام المقترحة لضمان تكوين وصلة لحام صحيحة واستقرار ميكانيكي. كما توصي بالاتجاه الأمثل لعملية اللحام لمنع ظاهرة "الشمعدان" (حيث يرتفع أحد الطرفين عن مسند اللحام).

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

الجهاز مؤهل لعمليات اللحام الخالية من الرصاص. يتم توفير ملف تعريف إعادة تدفق مقترح، يتوافق مع معايير JEDEC. تشمل المعايير الرئيسية منطقة التسخين المسبق (150-200°C)، تصعيد مُتحكم به، درجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260°C، ووقت فوق 260°C محدود بحد أقصى 10 ثوانٍ. يجب أن يكون إجمالي وقت التسخين المسبق 120 ثانية كحد أقصى. يجب توصيف هذا الملف بعناية للتجميع المحدد للوحة الدوائر المطبوعة لضمان الموثوقية.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف مكواة اللحام 300°C، ويجب أن يقتصر وقت التلامس مع أي طرف على 3 ثوانٍ كحد أقصى. يجب تنفيذ هذا مرة واحدة فقط لمنع التلف الحراري للعبوة الإيبوكسية وشريحة أشباه الموصلات.

6.3 التنظيف والتخزين

إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول المحددة فقط مثل كحول الأيزوبروبيل أو الكحول الإيثيلي. يجب أن يكون الغمر في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. يمكن للمواد الكيميائية غير المحددة أن تتلف العبوة. للتخزين، يجب الاحتفاظ بالأكياس المانعة للرطوبة غير المفتوحة عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية (RH). بمجرد الفتح، يجب تخزين ثنائيات LED عند ≤30°C و ≤60% RH واستخدامها خلال أسبوع واحد. للتخزين لفترات أطول خارج الكيس الأصلي، يُوصى بالخبز عند 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" (popcorning) أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد ثنائيات LED على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم إغلاق جيوب الشريط بشريط غطاء علوي واقٍ. تتبع التعبئة مواصفات ANSI/EIA-481. بالنسبة للكميات المتبقية، ينطبق حد أدنى لكمية التعبئة يبلغ 500 قطعة.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED ذو الإضاءة الجانبية مثالي للتطبيقات التي تتطلب إضاءة حافة أو مؤشر حالة من جانب الجهاز. تشمل الاستخدامات الشائعة الإضاءة الخلفية لمفاتيح الغشاء، الإضاءة الجانبية لعروض LCD في الأجهزة المحمولة، مؤشرات الحالة على حواف الإلكترونيات الاستهلاكية (مثل أجهزة التوجيه، أجهزة الاستقبال)، والإضاءة الخلفية للرموز أو النصوص على الألواح الأمامية.

8.2 تصميم الدائرة

مقاومة تحديد التيار إلزامية عند تشغيل LED من مصدر جهد. يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_supply - VF) / IF، حيث VF هو جهد التوصيل الأمامي لـ LED (استخدم القيمة القصوى لتصميم متحفظ) و IF هو تيار التوصيل الأمامي المطلوب (مثل 20 مللي أمبير). يُفضل تشغيل LED بمصدر تيار ثابت للحصول على سطوع وتناسق لون مثاليين، خاصة مع تغيرات درجة الحرارة.

8.3 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، إلا أن التصميم الحراري المناسب على لوحة الدوائر المطبوعة مهم للموثوقية طويلة المدى. يضمن توفير مساحة نحاسية كافية حول مساند LED تبديد الحرارة والحفاظ على درجة حرارة وصلة أقل، مما يحافظ على إخراج الضوء وعمر التشغيل.

8.4 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

ثنائيات LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب أن تشمل إجراءات التعامل استخدام أساور معصم مؤرضة، وسائد مضادة للكهرباء الساكنة، وحاويات موصلة. يجب تأريض جميع معدات التجميع بشكل صحيح.

9. المقارنة الفنية والتمييز

المميز الأساسي لهذا المكون هو تصميمه البصري الباعث من الجانب، والذي يختلف عن ثنائيات LED SMD الباعثة من الأعلى الأكثر شيوعًا. مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل AlGaInP (للأحمر/الأصفر)، تقدم شريحة InGaN كفاءة وسطوعًا أعلى في طيف الأخضر/الأزرق. توفر زاوية الرؤية البالغة 130 درجة إضاءة واسعة جدًا، وهو أمر مفيد للتطبيقات التي تتطلب انتشار الضوء على طول سطح. توافقه مع عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية يجعله متوافقًا مع تجميع SMT الحديث، على عكس ثنائيات LED ذات الثقب المار القديمة التي تتطلب لحام الموجة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بدون مقاومة تحديد تيار؟

ج: لا. LED هو جهاز يعمل بالتيار. توصيله مباشرة بمصدر جهد سيؤدي إلى تدفق تيار مفرط، مما يدمره على الفور. استخدم دائمًا مقاومة على التوالي أو مشغل تيار ثابت.

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروة والطول الموجي المهيمن؟

ج: الطول الموجي الذروة (λP) هو الطول الموجي الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد. الطول الموجي المهيمن (λd) مشتق من مخطط لونية CIE ويمثل الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون النقي الذي يطابق اللون المُدرك لـ LED. λd أكثر صلة بتحديد اللون.

س: هل يمكنني استخدام هذا LED للتشغيل المستمر عند 20 مللي أمبير؟

ج: نعم، 20 مللي أمبير هو تيار التوصيل الأمامي المستمر الموصى به. ومع ذلك، تأكد من أن درجة الحرارة المحيطة والتصميم الحراري للوحة الدوائر المطبوعة يسمحان لدرجة حرارة الوصلة بالبقاء ضمن الحدود الآمنة للحفاظ على الأداء المحدد وعمر التشغيل.

س: لماذا تعتبر ظروف التخزين مهمة جدًا لثنائيات LED من نوع SMD؟

ج: يمكن للعبوة الإيبوكسية البلاستيكية امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحتبسة أن تتبخر بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا يمكن أن يتسبب في تشقق العبوة أو تقشير الشريحة - وهي ظاهرة تُعرف باسم "الفرقعة" (popcorning). يمنع التخزين والخبز المناسبان حدوث ذلك.

11. مثال تطبيقي عملي

السيناريو: تصميم مؤشر حالة مضاء من الجانب لموجه لاسلكي.يحتاج LED إلى تركيبه على لوحة الدوائر الرئيسية، والتي يتم تجميعها باستخدام عملية إعادة تدفق بالأشعة تحت الحمراء خالية من الرصاص. يجب أن يضيء الضوء من خلال نافذة صغيرة على جانب غلاف البلاستيك للموجه للإشارة إلى "التشغيل" و"نشاط الشبكة" (وميض).



التنفيذ:يتم اختيار LTST-S320TGKT لبثه الجانبي ولونه الأخضر. يتم وضع ثنائي LED بالقرب من حافة لوحة الدوائر المطبوعة، محاذاة لأنابيب الضوء في الغلاف. تم تصميم نمط اللحام على اللوحة وفقًا لأبعاد مساند اللحام المقترحة في ورقة البيانات. تم حساب مقاومة تحديد تيار 150Ω لمصدر طاقة 5V (باستخدام VF_max=3.6V، IF=20mA: R = (5-3.6)/0.02 = 70Ω، توفر 150Ω تيارًا أكثر أمانًا ~9mA). يدفع دبوس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة LED من خلال هذه المقاومة. يتبع التجميع ملف تعريف إعادة التدفق المحدد، ويوفر المنتج النهائي إضاءة جانبية واضحة وعريضة الزاوية.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد هذا LED على تكنولوجيا أشباه الموصلات من نوع InGaN. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة. يؤدي إعادة اتحادها إلى إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة نيترايد الغاليوم الإنديوم في بنية البئر الكمومي طاقة فجوة النطاق، وبالتالي طول موجة (لون) الضوء المنبعث - في هذه الحالة، أخضر عند حوالي 530 نانومتر. يتم تحقيق ميزة الإضاءة الجانبية من خلال وضع الشريحة داخل العبوة وتشكيل كأس العاكس والعدسة الإيبوكسية، مما يوجه إخراج الضوء الأساسي بشكل جانبي.

13. اتجاهات الصناعة

يستمر اتجاه ثنائيات LED من نوع SMD نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، وحجم عبوة أصغر للتطبيقات عالية الكثافة، وتحسين تناسق اللون من خلال تصنيف (binning) أكثر دقة. هناك أيضًا تركيز متزايد على الموثوقية تحت الظروف القاسية (درجة حرارة أعلى، رطوبة) للتطبيقات السياراتية والصناعية. علاوة على ذلك، فإن دمج إلكترونيات التحكم مباشرة مع شريحة LED (مثل ثنائيات LED RGB القابلة للعنونة) هو تطور كبير، على الرغم من أن التركيز بالنسبة لثنائيات LED المؤشر البسيطة مثل هذا يظل على فعالية التكلفة والموثوقية والتوافق مع خطوط التجميع الآلية عالية السرعة.