ورقة بيانات LED LTST-S320KSKT الأصفر SMD - إضاءة جانبية - 3.2x2.0x1.1مم - 2.4 فولت كحد أقصى - 75 مللي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-S320KSKT ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع التثبيت السطحي (SMD) مصممًا للتطبيقات التي تتطلب مصدر ضوء جانبي الإشعاع. يستخدم شريحة أشباه الموصلات فائقة السطوع من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) لإنتاج الضوء الأصفر. يتميز الجهاز بعدسة شفافة تمامًا وإطار أطراف مطلٍ بالقصدير، مُعبأ في غلاف قياسي متوافق مع معايير EIA. يتم توريده على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة وعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

• سطوع عالٍ:توفر تقنية شريحة AlInGaP شدة إضاءة عالية، بقيم نموذجية تتراوح من 45.0 إلى 180.0 ملي كانديلا (mcd) عند تيار أمامي قدره 20 مللي أمبير.
• تصميم رؤية جانبية:تم تصميم العبوة لإصدار الضوء من الجانب، مما يجعلها مثالية لإضاءة الخلفية للمؤشرات، والألواح المضاءة من الحواف، وعروض الحالة حيث تكون الإضاءة الجانبية مطلوبة.
• التوافق:الجهاز متوافق مع الدوائر المتكاملة (I.C.) ومصمم للاستخدام مع أنظمة التثبيت الآلي، مما يبسط عملية التصنيع.
• الامتثال البيئي:المنتج متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة) ويُصنف كمنتج صديق للبيئة.
• قابل للحام بإعادة التدفق:تم تصنيفه لعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ، وهو مناسب لخطوط التجميع الخالية من الرصاص.

2. تحليل مفصل للمعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي إذا تجاوزتها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تبديد الطاقة (Pd):75 مللي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن لـ LED تبديدها كحرارة دون تدهور الأداء أو التسبب في فشل.
• تيار الذروة الأمامي (I_F(PEAK)):80 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار نابض مسموح به، محدد بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. لا ينبغي تجاوزه حتى للحظة.
• تيار التيار المستمر الأمامي (I_F):30 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر موصى به للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تطبيق جهد عكسي يتجاوز هذه القيمة يمكن أن يتسبب في فشل فوري وكارثي للتقاطع في LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -30°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي صُمم LED للعمل ضمنه بشكل صحيح.
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة لتخزين الجهاز عندما لا يكون قيد التشغيل.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25°C وتحدد الأداء النموذجي للجهاز.

• شدة الإضاءة (I_V):الحد الأدنى 45.0 mcd، النموذجي (انظر نظام التصنيف)، الحد الأقصى 180.0 mcd @ I_F=20mA. تم القياس باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة منحنى استجابة العين البشرية CIE.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى (على المحور). زاوية رؤية واسعة كهذه هي سمة مميزة للعبوات ذات الإشعاع الجانبي.
• طول موجة الذروة للإشعاع (λ_P):588 نانومتر. الطول الموجي المحدد الذي يصدر فيه LED أكبر قدر من الطاقة الضوئية.
• الطول الموجي السائد (λ_d):587.0 - 594.5 نانومتر @ I_F=20mA. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد اللون (الأصفر). يتم اشتقاقه من مخطط لونية CIE.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر. هذا يشير إلى نقاء الطيف؛ القيمة الأصغر تعني مصدر ضوء أكثر أحادية اللون.
• الجهد الأمامي (V_F):الحد الأدنى 1.80 فولت، النموذجي (انظر نظام التصنيف)، الحد الأقصى 2.40 فولت @ I_F=20mA. انخفاض الجهد عبر LED أثناء التشغيل.
• التيار العكسي (I_R):الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير @ V_R=5V. تيار تسرب صغير يتدفق عندما يكون الجهاز متحيزًا عكسيًا ضمن حدوده القصوى.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معايير رئيسية. يستخدم LTST-S320KSKT نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي

الوحدات: فولت (V) @ 20mA. التسامح لكل مجموعة: ±0.1V.

- المجموعة F2:1.80V (الحد الأدنى) إلى 2.10V (الحد الأقصى)

- المجموعة F3:2.10V (الحد الأدنى) إلى 2.40V (الحد الأقصى)

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

الوحدات: ملي كانديلا (mcd) @ 20mA. التسامح لكل مجموعة: ±15%.

- المجموعة P:45.0 mcd (الحد الأدنى) إلى 71.0 mcd (الحد الأقصى)

- المجموعة Q:71.0 mcd (الحد الأدنى) إلى 112.0 mcd (الحد الأقصى)

- المجموعة R:112.0 mcd (الحد الأدنى) إلى 180.0 mcd (الحد الأقصى)

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

الوحدات: نانومتر (nm) @ 20mA. التسامح لكل مجموعة: ±1nm.

- المجموعة J:587.0 nm (الحد الأدنى) إلى 589.5 nm (الحد الأقصى)

- المجموعة K:589.5 nm (الحد الأدنى) إلى 592.0 nm (الحد الأقصى)

- المجموعة L:592.0 nm (الحد الأدنى) إلى 594.5 nm (الحد الأقصى)

رقم الجزء الكامل، بما في ذلك رموز التصنيف (مثل LTST-S320KSKT)، يحدد خصائص الأداء الدقيقة للجهاز. يجب على المصممين اختيار المجموعة المناسبة لتلبية متطلبات تطبيقهم فيما يتعلق بالسطوع واتساق اللون.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (الصفحات 6-9)، فإن التحليل التالي يعتمد على البيانات الجدولية المقدمة وسلوك LED القياسي.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يتراوح الجهد الأمامي (V_F) بشكل نموذجي من 1.80V إلى 2.40V عند 20mA. مثل جميع الثنائيات، العلاقة بين I-V هي علاقة أسية. تشغيل LED بشكل أقل بكثير من 20mA سيؤدي إلى انخفاض V_F، بينما تشغيله عند أقصى تيار مستمر 30mA سيزيد من V_Fوتبديد الطاقة. مقاومة تحديد التيار أو محرك التيار الثابت ضروريان للتشغيل المستقر.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

شدة الإضاءة تتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي ضمن نطاق التشغيل. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة درجة حرارة التقاطع. يضمن نظام التصنيف سطوعًا يمكن التنبؤ به في حالة الاختبار القياسية البالغة 20mA.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

يتأثر أداء مصابيح LED من نوع AlInGaP بدرجة الحرارة. مع زيادة درجة حرارة التقاطع، ينخفض الجهد الأمامي عادةً قليلاً، بينما ينخفض الناتج الضوئي. يضمن نطاق درجة حرارة التشغيل المحدد من -30°C إلى +85°C الوظيفة الموثوقة، ولكن يجب على التصميمات إدارة تبديد الحرارة للحفاظ على السطوع الأمثل والعمر الطويل، خاصة عند التشغيل بالقرب من التيار الأقصى أو في درجات حرارة محيطة عالية.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق الجهاز مع مخطط عبوة قياسي EIA. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمترات) حجم الجسم وتباعد الأطراف، وهي حرجة لتصميم البصمة على اللوحة المطبوعة (PCB). يعني التصميم ذو الرؤية الجانبية أن السطح الأساسي الباعث للضوء يقع على الجانب الأطول من العبوة.

5.2 تخطيط وسادة اللحام المقترح والقطبية

توفر ورقة البيانات نمطًا أرضيًا موصى به (تصميم وسادة اللحام) للوحة المطبوعة (PCB). الالتزام بهذا النمط يضمن تكوين وصلة لحام مناسبة واستقرار ميكانيكي أثناء إعادة التدفق. للجهاز علامة قطبية (عادةً مؤشر الكاثود على العبوة). الاتجاه الصحيح أمر بالغ الأهمية، حيث أن تطبيق جهد عكسي يمكن أن يدمر LED.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

يتم توفير ملف إعادة تدفق مقترح للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية:

- التسخين المسبق:150-200°C لمدة أقصاها 120 ثانية لتسخين اللوحة تدريجيًا وتنشيط المادة المساعدة للصهر.

- درجة حرارة الذروة:بحد أقصى 260°C.

- الوقت فوق درجة السيولة:يجب ألا يتعرض الجهاز لدرجة حرارة الذروة لأكثر من 10 ثوانٍ. يجب ألا يتم إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين كحد أقصى.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا:

- درجة حرارة المكواة:بحد أقصى 300°C.

- وقت اللحام:بحد أقصى 3 ثوانٍ لكل طرف.

- التكرار:يجب إجراؤه مرة واحدة فقط لتقليل الإجهاد الحراري.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. توصي ورقة البيانات بغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف العبوة البلاستيكية أو العدسة.

6.4 التخزين والتعامل

• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). استخدم أساور المعصم، وسادات مضادة للكهرباء الساكنة، ومعدات مؤرضة بشكل صحيح أثناء التعامل.
• حساسية الرطوبة:بينما يوفر البكرة المغلقة الحماية، يجب استخدام الأجهزة التي تمت إزالتها من التغليف على الفور. إذا كانت هناك حاجة للتخزين، فيجب الاحتفاظ بها في بيئة جافة (<60% رطوبة نسبية، <30°C). للتخزين الممتد خارج التغليف الأصلي، يوصى باستخدام حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو مجفف نيتروجين. قد تتطلب الأجهزة المخزنة لأكثر من أسبوع الخبز (مثل 60°C لمدة 20 ساعة) قبل اللحام لمنع ظاهرة \"الفشار\" أثناء إعادة التدفق.

7. التعبئة والطلب

التعبئة القياسية هي شريط حامل بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم).

- الكمية لكل بكرة:3000 قطعة.

- الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.

- مواصفات الشريط:متوافق مع ANSI/EIA-481. يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط غطاء. الحد الأقصى المسموح به للمكونات المفقودة المتتالية هو اثنان.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإلكترونيات الاستهلاكية:الإضاءة الجانبية لإضاءة خلفية الأزرار، أو مؤشرات الطاقة، أو أضواء الحالة في الأجهزة المنزلية، ومعدات الصوت، وأجهزة التحكم عن بعد.
• أجهزة القياس:مؤشرات اللوحة وإضاءة الخلفية للعدادات، وضوابط الصناعية، والأجهزة الطبية (خاضع للتحقق المناسب من الموثوقية).
• إضاءة مقصورة السيارة:مؤشرات حالة منخفضة الطاقة، على الرغم من أن التأهيل لمعايير الدرجة الآلية سيكون ضروريًا.
• الإضاءة الزخرفية:إضاءة الحواف للألواح الأكريليك أو اللافتات.

8.2 اعتبارات التصميم الحرجة

1. تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة على التوالي أو محرك تيار ثابت. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_Fمن المجموعة لضمان ألا يتجاوز التيار الحدود حتى مع التباين بين القطع.
2. الإدارة الحرارية:تأكد من أن تخطيط اللوحة المطبوعة (PCB) يوفر تخفيفًا حراريًا كافيًا، خاصة إذا تم استخدام مصابيح LED متعددة أو إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية. يجب احترام حد تبديد الطاقة البالغ 75 مللي واط.
3. التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية البالغة 130 درجة حزمة واسعة. للحصول على ضوء أكثر توجيهًا، قد تكون العدسات الخارجية أو أدلة الضوء ضرورية. توفر العدسة الشفافة تمامًا الحد الأدنى من تشتت الضوء.
4. اختيار شكل الموجة:للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا ظاهريًا أعلى أو تعدد الإرسال، يمكن استخدام التشغيل النبضي حتى تيار الذروة (80mA، دورة عمل 1/10)، ولكن يجب ألا يتجاوز متوسط التيار تصنيف التيار المستمر.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يتميز LTST-S320KSKT من خلال مزيجه المحدد من السمات:

- المادة (AlInGaP):مقارنة بتقنيات GaAsP أو GaP الأقدم، يوفر AlInGaP كفاءة وسطوعًا أعلى بكثير للألوان الصفراء والعنبرية، مما يؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة لنفس الناتج الضوئي.

- العبوة (ذات الرؤية الجانبية):على عكس مصابيح LED ذات الإشعاع العلوي، تم بناء هذه العبوة خصيصًا للتطبيقات التي تحتاج إلى إصدار الضوء بشكل موازٍ لسطح اللوحة المطبوعة (PCB)، مما يوفر مساحة رأسية ويبسط اقتران الضوء في أدلة الضوء.

- التغطية بالقصدير:توفر الأطراف المطلية بالقصدير قابلية لحام ممتازة وهي متوافقة مع العمليات الخالية من الرصاص، مما يوفر خصائص بيئية وموثوقية أفضل مقارنة بالتغطيات القديمة القائمة على الرصاص.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

10.1 ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

طول موجة الذروة (λ_P):الطول الموجي عند أعلى نقطة في طيف انبعاث LED (588 نانومتر).الطول الموجي السائد (λ_d):الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية على أنه مطابق للون LED (587-594.5 نانومتر)، محسوبًا من إحداثيات اللون. الطول الموجي السائد أكثر صلة بتحديد اللون.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 30mA بشكل مستمر؟

نعم، 30mA هو أقصى تيار أمامي مستمر موصى به. ومع ذلك، فإن التشغيل عند هذا الحد الأقصى سيولد حرارة أكثر وقد يقلل من عمر LED مقارنة بالتشغيل عند تيار أقل مثل 20mA. التصميم الحراري الكافي أمر بالغ الأهمية عند 30mA.

10.3 كيف أفسر رمز التصنيف في رقم الجزء؟

يتضمن رقم الجزء الكامل LTST-S320KSKT رموز تصنيف مضمنة للجهد الأمامي (F)، والشدة (P/Q/R)، والطول الموجي السائد (J/K/L). استشر جداول رموز التصنيف في الأقسام 3.1-3.3 لفهم نطاق الأداء المحدد للجهاز الذي تطلبه.

10.4 هل مبرد حراري مطلوب؟

لمصباح LED واحد يعمل عند 20mA، عادةً لا يكون مبرد حراري مخصص مطلوبًا إذا كانت اللوحة المطبوعة (PCB) توفر وسيلة نحاسية معقولة لانتشار الحرارة. للمصفوفات، أو التشغيل عالي التيار، أو درجات الحرارة المحيطة العالية، يجب إجراء تحليل حراري للتأكد من بقاء درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود الآمنة.

11. مثال تطبيقي عملي

11.1 تصميم مؤشر حالة منخفض الطاقة

السيناريو:يتطلب منتج مؤشر حالة LED أصفر ذو إشعاع جانبي يعمل من خط منطقي رقمي 5 فولت.

خطوات التصميم:

1. اختيار نقطة التشغيل:اختر I_F= 15mA لتوازن جيد بين السطوع والعمر الطويل.

2. حساب المقاومة التسلسلية:استخدم أقصى V_Fمن أسوأ مجموعة (F3: 2.40V) لتصميم آمن. R = (5V - 2.40V) / 0.015A = 173.3Ω. اختر القيمة القياسية الأقرب، 180Ω.

3. فحص الطاقة:الطاقة في LED: P_LED= V_F* I_F≈ 2.4V * 0.015A = 36mW، أقل بكثير من الحد الأقصى 75mW. الطاقة في المقاومة: P_R= (I_F)² * R = (0.015)² * 180 = 40.5mW. استخدم مقاومة بحجم 0805 على الأقل.

4. تخطيط اللوحة المطبوعة (PCB):ضع LED وفقًا للنمط الأرضي المقترح. تأكد من أن وسادة الكاثود (المعلّمة) متصلة بالأرض أو الجانب ذو الجهد المنخفض.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد LTST-S320KSKT على تقنية أشباه الموصلات AlInGaP. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. في مواد AlInGaP، يطلق هذا الاتحاد الطاقة بشكل أساسي في شكل فوتونات (ضوء) في المنطقة الصفراء من الطيف المرئي (حوالي 590 نانومتر). يتم تحديد اللون المحدد (الطول الموجي السائد) من خلال التركيب الذري الدقيق (فجوة النطاق) لطبقات أشباه الموصلات المزروعة أثناء التصنيع. تستخدم العبوة ذات الإشعاع الجانبي تجويفًا عاكسًا وعدسة إيبوكسي شفافة لتوجيه الضوء الناتج خارج جانب المكون.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

الاتجاه العام في مصابيح LED من نوع SMD مثل هذا هو نحو:

- كفاءة أعلى:تهدف تحسينات علوم المواد المستمرة إلى إنتاج المزيد من اللومن لكل واط (lm/W)، مما يقلل من استهلاك الطاقة لنفس الناتج الضوئي.

- تحسين اتساق اللون:تؤدي تسامحات تصنيف أكثر ضيقًا وعمليات تصنيع متقدمة إلى تقليل التباين في اللون والسطوع داخل دفعة إنتاج واحدة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تستخدم مصابيح LED متعددة.

- التصغير:بينما هذه عبوة قياسية، تستمر الصناعة في تطوير بصمات أصغر للتطبيقات عالية الكثافة.

- موثوقية محسنة:تستمر التحسينات في مواد العبوة (الإيبوكسي، أطراف الأطراف) وعمليات التصنيع في إطالة العمر التشغيلي وتحمل الظروف البيئية القاسية مثل ارتفاع درجة الحرارة والرطوبة.