ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-E682KGKFWT - أبعاد العبوة - جهد أمامي 1.8-2.4 فولت - شدة إضاءة تصل إلى 450 ميكروكانديلا - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED من نوع Surface-Mount Device (SMD) مصمم للتجميع الآلي على اللوحات المطبوعة (PCB). يتميز المكون بحجمه الصغير للغاية، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات المساحة المحدودة عبر مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا الـ LED امتثاله للوائح البيئية، وتوافقه مع عمليات التصنيع الآلي القياسية، وتغليفه المتين للتعامل والتخزين. تم تصميمه خصيصًا للتكامل في أجهزة الاتصالات، ومعدات أتمتة المكاتب، والأجهزة المنزلية، وأنظمة التحكم الصناعية. وظائفه الأساسية هي الإشارة إلى الحالة، وإضاءة الإشارات والرموز، والإضاءة الخلفية للألواح الأمامية.

1.2 الميزات الرئيسية

• متوافق مع توجيهات تقييد المواد الخطرة (RoHS).
• مغلف على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يسهل التجميع الآلي عالي السرعة (Pick-and-Place).
• تضمن مساحة التركيب (Footprint) القياسية من نوع EIA التوافق مع تخطيطات اللوحات المطبوعة (PCB) القياسية في الصناعة.
• خصائص القيادة متوافقة مع الدوائر المتكاملة (IC).
• متوافق بالكامل مع معدات التركيب الآلي.
• يتحمل عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR Reflow) وفقًا للملفات القياسية في الصناعة.
• معالج مسبقًا لمستوى الحساسية للرطوبة JEDEC MSL 3، مما يشير إلى عمر تخزين يصل إلى 168 ساعة عند درجة حرارة <30°C ورطوبة نسبية 60% بعد فتح الكيس.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

توفر الأقسام التالية تحليلاً مفصلاً للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية لـ LED بناءً على البيانات المقدمة.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل عند هذه الحدود أو بالقرب منها لتصميم موثوق.

• تبديد الطاقة (P_d):72 ميلي واط كحد أقصى لكل من الشريحة البرتقالية والخضراء. تحدد هذه المعلمة مزيج التيار الأمامي والجهد.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):80 مللي أمبير، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). هذا ذو صلة بالتعددية (Multiplexing) أو دفقات الإشارات القصيرة.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير تيار مستمر. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل في الحالة المستقرة.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت كحد أقصى. قد يتسبب تجاوز هذا الحد في انهيار الوصلة (Junction Breakdown).
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:-40°C إلى +85°C للتشغيل، و -40°C إلى +100°C للتخزين. هذه النطاقات نموذجية للمكونات من الدرجة التجارية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة في ظل ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C, I_F=20mA).

• شدة الإضاءة (I_V):البرتقالي: 140-450 ميكروكانديلا. الأخضر: 71-224 ميكروكانديلا. تم القياس باستخدام مرشح يقارب استجابة العين البشرية الضوئية (Photopic). يشير النطاق الواسع إلى استخدام نظام تصنيف (Binning) (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي). توفر هذه الزاوية الواسعة، التي تسهلها العدسة المشتتة، نمط إضاءة واسعًا ومتساويًا بدلاً من شعاع ضيق.
• الطول الموجي للذروة (λ_P):البرتقالي: 611 نانومتر. الأخضر: 574 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه الطاقة الضوئية المنبعثة في أعلى مستوياتها.
• الطول الموجي السائد (λ_d):البرتقالي: 605 نانومتر. الأخضر: 571 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد نقطة اللون على مخطط CIE للونية.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):البرتقالي: 17 نانومتر. الأخضر: 15 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف الضوئي؛ فالنطاق الأضيق يعني لونًا أكثر تشبعًا.
• الجهد الأمامي (V_F):1.8 فولت إلى 2.4 فولت لكلا اللونين عند 20 مللي أمبير. يجب على المصممين مراعاة انخفاض الجهد هذا عند حساب مقاومات تحديد التيار التسلسلية.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند V_R=5V. تشير القيمة المنخفضة إلى جودة جيدة للوصلة.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان سطوع ثابت في الإنتاج، يتم فرز (تصنيف) مصابيح LED بناءً على شدة إضاءتها. يكون التسامح داخل كل فئة +/-11%.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

فئات LED البرتقالي:R2 (140-180 ميكروكانديلا)، S1 (180-224 ميكروكانديلا)، S2 (224-280 ميكروكانديلا)، T1 (280-355 ميكروكانديلا)، T2 (355-450 ميكروكانديلا).
فئات LED الأخضر:Q1 (71-90 ميكروكانديلا)، Q2 (90-112 ميكروكانديلا)، R1 (112-140 ميكروكانديلا)، R2 (140-180 ميكروكانديلا)، S1 (180-224 ميكروكانديلا).
يسمح هذا النظام للمصممين باختيار درجة السطوع المناسبة لتطبيقهم، مع تحقيق التوازن بين التكلفة والأداء.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى رسوم بيانية محددة في ورقة البيانات، فإن آثارها حاسمة للتصميم.

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

خاصية I-V غير خطية، وهي نموذجية للثنائي. معامل درجة حرارة الجهد الأمامي سالب، مما يعني أن V_Fينخفض قليلاً مع زيادة درجة حرارة الوصلة. يجب مراعاة ذلك في تصاميم القيادة بالتيار الثابت.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

شدة الإضاءة تتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي ضمن نطاق التشغيل الموصى به. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة (لومن لكل واط) عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة الحرارة.

4.3 توزيع الطيف

ستظهر منحنيات توزيع الطيف المشار إليها قمم الانبعاث الضيقة المميزة لتقنية AlInGaP، ومركزة حول أطوال موجات الذروة المذكورة، مما يؤكد نقاء اللون.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة وتعيين الأطراف (Pin Assignment)

يستخدم الـ LED مساحة تركيب (Footprint) قياسية من نوع SMD. تشمل الأبعاد الحرجة حجم الجسم وتباعد الأطراف. جميع الأبعاد بالميليمترات مع تسامح نموذجي يبلغ ±0.2 مم. يتم تعريف تعيين الأطراف بوضوح: الطرفان 1 و 2 مخصصان لشريحة LED الخضراء، والطرفان 3 و 4 مخصصان لشريحة LED البرتقالية. يسمح هذا التكوين المزدوج للشرائح (Dual-Chip) رباعي الأطراف بالتحكم المستقل في اللونين.

5.2 مساحة اللحام الموصى بها على اللوحة (PCB Pad)

يتم توفير رسم لنمط مساحة اللحام (Land Pattern) لضمان تكوين وصلة لحام صحيحة واستقرار ميكانيكي. يعد الالتزام بهذه التوصية أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق وصلات لحام موثوقة أثناء إعادة التدفق ومنع ظاهرة "اللوحة القبرية" (Tombstoning) أو سوء المحاذاة.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR Reflow)

يتم توفير ملف تعريف مقترح لإعادة التدفق متوافق مع J-STD-020B للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية منطقة التسخين المسبق (150-200°C لمدة تصل إلى 120 ثانية كحد أقصى)، ودرجة حرارة ذروة جسم العبوة لا تتجاوز 260°C، ووقت فوق السائل (TAL) محدود لضمان تكوين وصلة لحام مناسبة دون تلف حراري لعبوة LED أو العدسة الإيبوكسية.

6.2 احتياطات التخزين والتعامل

• التخزين (الكيس المغلق):≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية. الاستخدام خلال سنة واحدة.
• التخزين (بعد الفتح):≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. إكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (أسبوع واحد).
• التخزين الممتد (مفتوح):قم بالتخزين في وعاء محكم الغلق مع مجفف أو في جو من النيتروجين.
• التجفيف (Baking):إذا تعرض للهواء لأكثر من 168 ساعة، قم بتجفيفه عند 60°C لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" (Popcorning) أثناء إعادة التدفق.

6.3 التنظيف

يجب استخدام مواد التنظيف المحددة فقط. يوصى باستخدام كحول الأيزوبروبيل أو الكحول الإيثيلي. يجب أن يكون الغمر في درجة حرارة عادية ولمدة تقل عن دقيقة واحدة لمنع تلف مواد العبوة.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة (Tape and Reel)

يتم توريد المكونات على شريط ناقل بارز، بعرض 8 مم، ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). الكمية القياسية للبكرة هي 2000 قطعة. الحد الأدنى لكمية التعبئة المتاحة للطلبات المتبقية هو 500 قطعة. يتوافق التغليف مع مواصفات ANSI/EIA-481.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشرات الحالة:تشغيل/إيقاف التشغيل، نشاط الشبكة، شحن البطارية، جاهزية النظام.
• الإضاءة الخلفية:إضاءة لوحات المفاتيح، أو الأيقونات، أو الرموز على الألواح الأمامية.
• مصابيح الإشارة:رسائل بسيطة مشفرة بالألوان (مثلًا، الأخضر يعني OK، البرتقالي يعني تحذير).

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة تسلسلية أو محرك تيار ثابت لضبط التيار الأمامي. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_المصدر- V_F) / I_F.
• إدارة الحرارة:بينما تبديد الطاقة منخفض، تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على اللوحة (PCB) أو ثقوب حرارية (Thermal Vias) إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو عند أقصى تيار للحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود.
• الحماية من الكهرباء الساكنة (ESD):يجب مراعاة احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتركيب.

9. المقارنة والتمييز التقني

المميزات الرئيسية لهذا الـ LED هي استخدامه لمادة أشباه الموصلات AlInGaP وعدسة مشتتة. تقدم تقنية AlInGaP عادةً كفاءة إضاءة أعلى واستقرارًا أفضل لدرجة الحرارة لألوان الكهرماني/البرتقالي/الأحمر مقارنة بالتقنيات الأقدم مثل GaAsP. توفر العدسة المشتتة زاوية رؤية واسعة جدًا (120 درجة) وموحدة، وهو أمر مفيد للتطبيقات التي قد يتم فيها مشاهدة الـ LED من زوايا مختلفة، على عكس LED ذي الزاوية الضيقة المستخدم للضوء الموجه.

10. الأسئلة الشائعة بناءً على المعلمات التقنية

10.1 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بتيار مستمر 30 مللي أمبير؟

نعم، 30 مللي أمبير هو الحد الأقصى المقنن للتيار الأمامي المستمر DC. للحصول على عمر أطول وأداء مستقر، يُوصى غالبًا بالتشغيل بتيار أقل، مثل 20 مللي أمبير (حالة الاختبار).

10.2 لماذا يوجد نطاق لشدة الإضاءة والجهد الأمامي؟

تسبب الاختلافات في التصنيع انتشارًا طبيعيًا في هذه المعلمات. يقوم نظام التصنيف (Binning) (القسم 3) بفرز مصابيح LED حسب الشدة. للجهد الأمامي تسامح محدد يبلغ +/- 0.1 فولت من القيمة النموذجية عند تيار معين. يجب أن تستوعب تصميمات الدوائر هذه النطاقات.

10.3 كيف يمكنني التحكم في اللونين بشكل مستقل؟

يحتوي الـ LED على شريحتي أشباه موصلات منفصلتين (واحدة خضراء، وأخرى برتقالية) مع توصيلات أنود/كاثود مستقلة (الأطراف 1-2 للأخضر، 3-4 للبرتقالي). تحتاج إلى دائرتي قيادة منفصلتين (على سبيل المثال، مقاومتان محددتان للتيار متصلتان بدبابيس GPIO مختلفة لوحدة التحكم الدقيقة) للتحكم فيهما بشكل فردي.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: مؤشر حالة مزدوج لجهاز شبكة.يحتاج المصمم إلى مكون واحد لإظهار حالتي "متصل" (أخضر) و"نقل بيانات" (برتقالي). هذا الـ LED مثالي. يتم توصيل الشريحة الخضراء بدبوس GPIO يتم ضبطه على HIGH عند إنشاء الاتصال. يتم توصيل الشريحة البرتقالية بدبوس GPIO آخر يتم تشغيله بنبض (على سبيل المثال، باستخدام تصنيف تيار الذروة 80 مللي أمبير) بالتزامن مع نشاط البيانات. تضمن زاوية الرؤية الواسعة أن الحالة مرئية من أي مكان أمام الجهاز. يختار المصمم فئة R2 للأخضر وفئة S1 للبرتقالي لضمان سطوع كافٍ ومتوازن، ويستخدم تيارات قيادة 20 مللي أمبير مع مقاومات تسلسلية مناسبة محسوبة بناءً على V_Fالنموذجي البالغ 2.1 فولت ومصدر النظام 3.3 فولت.

12. مقدمة عن المبدأ

يعتمد هذا الـ LED على تقنية أشباه الموصلات فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP). عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق وبالتالي الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأخضر والبرتقالي. العدسة المشتتة مصنوعة من راتنج الإيبوكسي مع جسيمات تشتت تعمل على عشوائية اتجاه الضوء المنبعث، مما يخلق نمط انبعاث واسع يشبه لامبرتيان.

13. اتجاهات التطوير

يستمر الاتجاه العام في مصابيح LED المؤشر من نوع SMD نحو كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل واط كهربائي)، وتحسين اتساق اللون من خلال تصنيف (Binning) أكثر دقة، وتعزيز الموثوقية تحت عمليات اللحام ذات درجات الحرارة العالية. هناك أيضًا دفع نحو التصغير مع الحفاظ على الأداء البصري أو زيادته. يمثل استخدام مواد أشباه الموصلات المتقدمة مثل AlInGaP لنطاقات ألوان محددة جهدًا مستمرًا لتحسين الكفاءة ونقاء اللون لتطبيقات المؤشرات.