ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-C170KEKT - رقاقة AlInGaP حمراء - زاوية رؤية 130 درجة - جهد أمامي 1.6-2.4 فولت - تيار 25 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-C170KEKT مصباح LED من نوع جهاز مُركب على السطح (SMD) مُصمم للتجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB). ينتمي إلى عائلة مكونات مُهندسة للتطبيقات ذات المساحات المحدودة التي تتطلب إشارة سطوع عالي وموثوق. يستخدم الجهاز مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) لإنتاج إخراج ضوئي أحمر عالي الكفاءة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

يقدم هذا الـ LED عدة مزايا رئيسية لصناعة الإلكترونيات الحديثة. يضمن إخراجه فائق السطوع وضوحًا جيدًا حتى في البيئات المضاءة جيدًا. العبوة متوافقة مع معايير EIA، مما يضمن التوافق مع مجموعة واسعة من معدات التجميع والالتقاط والوضع الآلية. علاوة على ذلك، فهو مُصمم لتحمل عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية، مما يجعله مناسبًا لخطوط الإنتاج عالية الحجم. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية معدات الاتصالات (مثل الهواتف المحمولة واللاسلكية)، وأجهزة أتمتة المكاتب (أجهزة الكمبيوتر المحمولة، أنظمة الشبكات)، والأجهزة المنزلية، وتطبيقات اللافتات الداخلية أو إشارات الحالة المتنوعة. تبرز ملاءمته لإضاءة خلفية لوحات المفاتيح والعروض الدقيقة تنوع استخداماته.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يتم تعريف أداء LTST-C170KEKT بمجموعة من المعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية المقاسة تحت الظروف القياسية (Ta=25°C).

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

شدة الإضاءة (Iv) هي معلمة حاسمة، تحدد كمية الضوء المرئي التي يصدرها الـ LED. بالنسبة لهذا الجهاز، يمكن أن تتراوح الشدة من حد أدنى 11.2 ملي كانديلا (mcd) إلى حد أقصى 180.0 mcd عند تشغيله بتيار أمامي (IF) قدره 20mA. يتم إدارة هذا النطاق الواسع من خلال نظام تصنيف. زاوية الرؤية، المُعرّفة بـ 2θ1/2، هي 130 درجة. يشير هذا إلى نمط حزمة واسع جدًا، مما يجعل الـ LED مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة منطقة واسعة بدلاً من بقعة مركزة. يتراوح الطول الموجي السائد (λd) من 617 نانومتر إلى 631 نانومتر، والذي يقع ضمن الجزء الأحمر من الطيف المرئي. يبلغ الطول الموجي لذروة الانبعاث (λp) عادةً 632 نانومتر.

2.2 الخصائص الكهربائية

الجهد الأمامي (VF) هو انخفاض الجهد عبر الـ LED أثناء التشغيل. بالنسبة لـ LTST-C170KEKT، يتراوح VF عادةً من 1.6V إلى 2.4V عند IF=20mA. هذا الجهد المنخفض نسبيًا مفيد لتصميم الدوائر منخفضة الطاقة. يتم تحديد التيار العكسي (IR) بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5V، مما يشير إلى خصائص التسرب للجهاز تحت انحياز عكسي.

2.3 التقييمات القصوى المطلقة والاعتبارات الحرارية

تحدد هذه التقييمات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم. الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 25 مللي أمبير. يُسمح بتيار أمامي ذروة أعلى قدره 60 مللي أمبير تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). الحد الأقصى لتبديد الطاقة هو 62.5 ملي واط. يمكن للجهاز العمل ضمن نطاق درجة حرارة محيطة من -30°C إلى +85°C ويمكن تخزينه من -40°C إلى +85°C. الحد الأقصى المسموح به للجهد العكسي هو 5V. قد يؤدي تجاوز أي من هذه الحدود إلى تدهور الأداء أو التسبب في فشل.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء. يستخدم LTST-C170KEKT نظام تصنيف يعتمد بشكل أساسي على شدة الإضاءة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف الشدة إلى عدة مجموعات، يُشار إلى كل منها برمز حرف (L, M, N, P, Q, R). تغطي كل مجموعة نطاقًا محددًا من شدة الإضاءة مقاسة بوحدة mcd عند 20mA. على سبيل المثال، تغطي المجموعة 'L' من 11.2 إلى 18.0 mcd، بينما تغطي المجموعة 'R' من 112.0 إلى 180.0 mcd. يتم تطبيق تسامح +/-15% على كل مجموعة. يسمح هذا النظام للمصممين باختيار مصابيح LED بمستوى السطوع المطلوب لتطبيقهم المحدد، مما يضمن الاتساق البصري عند استخدام عدة مصابيح LED معًا.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في ورقة البيانات، توفر منحنيات الأداء النموذجية لمثل هذه الأجهزة رؤى قيمة حول السلوك تحت ظروف متغيرة.

4.1 خاصية التيار مقابل الجهد (I-V)

يوضح منحنى I-V العلاقة بين التيار الأمامي والجهد الأمامي. بالنسبة لمصابيح LED من نوع AlInGaP، يُظهر هذا المنحنى جهد تشغيل يتبعه منطقة يزداد فيها التيار بسرعة مع زيادة صغيرة في الجهد. يضمن تشغيل الـ LED ضمن نطاق التيار المحدد (مثل 20mA) وقوعه على الجزء المستقر والفعال من هذا المنحنى.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يُظهر هذا المنحنى كيف يزداد إخراج الضوء مع تيار القيادة. يكون خطيًا بشكل عام على مدى معين ولكنه سيشبع عند التيارات الأعلى. يضمن تشغيل الـ LED عند 20mA الموصى بها الكفاءة المثلى والعمر الطويل، متجنبًا الإجهاد الحراري المرتبط بالتشغيل عند التيار الأقصى المطلق.

4.3 التوزيع الطيفي

يُظهر منحنى الإخراج الطيفي شدة الضوء المنبعث عند كل طول موجي. بالنسبة لـ LED أحمر من نوع AlInGaP، يكون هذا المنحنى ضيقًا بشكل نموذجي، ومركزًا حول الطول الموجي السائد (617-631 نانومتر)، بعرض نصف طيفي (Δλ) يبلغ حوالي 20 نانومتر. هذا يُحدد نقاء لون الضوء المنبعث.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة وتحديد القطبية

يُحتوى الـ LED في عبوة SMD قياسية. تشمل الأبعاد الحرجة الطول والعرض والارتفاع، جنبًا إلى جنب مع موضع وحجم وسادات اللحام. يتم تحديد القطب السالب عادةً بواسطة علامة مرئية على العبوة، مثل شق، أو نقطة، أو علامة خضراء. اتجاه القطبية الصحيح أثناء التجميع ضروري للوظيفة السليمة.

5.2 تخطيط وسادة التثبيت الموصى بها للـ PCB

يتم توفير نمط أرضي مقترح (بصمة) للـ PCB لضمان لحام موثوق واستقرار ميكانيكي. يُحدد هذا النمط حجم وشكل وتباعد الوسادات النحاسية التي يوضع عليها الـ LED قبل لحام إعادة التدفق. يساعد الالتزام بهذه التوصية في منع ظاهرة "الشمعدان" (رفع أحد الأطراف) ويضمن تشكيل حشوات لحام جيدة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

الجهاز متوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص. درجة حرارة ذروة إعادة التدفق الموصى بها هي 260°C، ولا يجب أن يتجاوز الوقت فوق هذه الدرجة 10 ثوانٍ. تم تحديد مرحلة تسخين مسبق أيضًا (150-200°C). تستند هذه المعايير إلى معايير JEDEC لمنع التلف الحراري للعبوة البلاستيكية للـ LED والرقاقة الداخلية.

6.2 ظروف التخزين والتعامل

مصابيح LED حساسة للرطوبة والتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). عند تخزينها في كيسها الأصلي المحكم المضاد للرطوبة مع مجفف، يكون لها عمر تخزين. بمجرد فتح الكيس، يكون للأجهزة عمر محدد على أرضية التصنيع (مثل 672 ساعة لـ MSL 2a) قبل أن يجب إعادة تدفقها أو تجفيفها لإزالة الرطوبة الممتصة، والتي يمكن أن تسبب ظاهرة "الفرقعة" أثناء اللحام. الاحتياطات المناسبة للـ ESD، مثل استخدام أسوار معصم مؤرضة ومحطات عمل، إلزامية لمنع التلف من الكهرباء الساكنة.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُوصى بغمر الـ LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. يمكن للمواد الكيميائية القاسية أو غير المحددة أن تتلف عدسة الإيبوكسي أو العبوة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

للتجميع الآلي، يتم توريد مصابيح LED على شريط حامل بارز ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات. تحتوي كل بكرة عادةً على 3000 قطعة. تتوافق أبعاد الشريط، وتباعد الجيوب، وحجم محور البكرة مع المعايير الصناعية مثل ANSI/EIA 481، مما يضمن التوافق مع معدات التغذية القياسية.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. من أجل سطوع متسق، خاصة عند استخدام عدة مصابيح LED على التوازي، يُوصى بتشغيل كل LED بمقاومة تحديد تيار خاصة به أو استخدام دائرة قيادة تيار ثابت. لا يُنصح بتوصيل مصابيح LED مباشرة على التوازي بمصدر جهد واحد مع مقاومة واحدة بسبب الاختلافات في الجهد الأمامي (VF) بين الأجهزة الفردية، مما قد يؤدي إلى عدم تطابق كبير في السطوع.

8.2 اعتبارات وتنبيهات التصميم

تم تصميم هذا المنتج لمعدات الإلكترونيات العامة. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية أو حيث قد يعرض الفشل السلامة للخطر (مثل الطيران، دعم الحياة الطبي)، تكون المؤهلات الإضافية والاستشارة ضرورية. يجب على المصممين التأكد من بقاء نقطة التشغيل (التيار، الجهد، تبديد الطاقة) ضمن التقييمات المحددة، مع مراعاة أقصى درجة حرارة محيطة للتطبيق. قد يكون تخطيط PCB كافٍ لتبديد الحرارة مطلوبًا للتطبيقات عالية التيار أو عالية الكثافة.

9. المقارنة والتمايز التقني

مقارنة بتقنيات أقدم مثل مصابيح LED الحمراء من فوسفيد زرنيخيد الغاليوم (GaAsP)، تقدم تقنية AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى إخراج أكثر سطوعًا عند نفس تيار القيادة. زاوية الرؤية الواسعة 130 درجة هي مُميز رئيسي عن مصابيح LED المصممة لتطبيقات الحزمة الضيقة، مما يجعلها متفوقة لإضاءة المنطقة ومؤشرات الحالة التي يجب رؤيتها من زوايا مختلفة. توافقها مع عمليات إعادة التدفق الآلية بالأشعة تحت الحمراء يميزها عن المكونات التي تتطلب لحامًا يدويًا أو لحامًا بالموجات.

10. الأسئلة الشائعة بناءً على المعلمات التقنية

10.1 لماذا يوجد مثل هذا النطاق الواسع في شدة الإضاءة (من 11.2 إلى 180 mcd)؟

يمثل هذا النطاق الانتشار الكلي عبر جميع وحدات الإنتاج. من خلال نظام التصنيف (من L إلى R)، يقوم المصنعون بفرز مصابيح LED إلى مجموعات أكثر ضيقًا بكثير. يحدد المصممون رمز المجموعة المطلوب عند الطلب لضمان حصولهم على مصابيح LED بسطوع متسق لتطبيقهم.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED عند 30mA لمزيد من السطوع؟

لا. تم تحديد الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر بـ 25 مللي أمبير. التشغيل عند 30mA يتجاوز هذا التقييم، مما قد يؤدي إلى تدهور متسارع، وتقليل العمر الافتراضي، وفشل كارثي محتمل بسبب ارتفاع درجة الحرارة. للحصول على سطوع أعلى، اختر LED من مجموعة شدة أعلى أو منتج مصنف لتيار قيادة أعلى.

10.3 ما الفرق بين الطول الموجي السائد وطول موجة الذروة؟

طول موجة الذروة (λp) هو الطول الموجي الوحيد الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدة. الطول الموجي السائد (λd) هو قيمة محسوبة مشتقة من إحداثيات اللون على مخطط لونية CIE؛ وهو يمثل اللون المُدرك للضوء كطول موجي واحد. لمصدر أحادي اللون مثل LED أحمر، غالبًا ما يكونان قريبين، لكن λd أكثر صلة بتحديد اللون.

11. دراسة حالة تطبيقية عملية

السيناريو: إضاءة خلفية لوحة مفاتيح غشائية.يقوم مصمم بإنشاء لوحة واجهة مستخدم بها 20 زرًا تحتاج إلى إضاءة خلفية حمراء للاستخدام في ظروف الإضاءة المنخفضة. اللوحة محدودة المساحة، مما يتطلب مكونًا منخفض الارتفاع. تم اختيار LTST-C170KEKT لشكله SMD، وزاوية رؤيته الواسعة (ضمان إضاءة متساوية تحت كل زر)، وسطوعه المناسب. يختار المصمم مصابيح LED من المجموعة 'M' (18.0-28.0 mcd) لتحقيق سطوع متوسط موحد عبر جميع المفاتيح. يتم استخدام دائرة متكاملة قيادة تيار ثابت لتزويد كل LED بـ 20mA بشكل فردي، مما يضمن تطابق سطوع مثالي بغض النظر عن الاختلافات الطفيفة في VF. يتبع تخطيط PCB تصميم الوسادة الموصى به، ويتم التجميع باستخدام ملف تعريف إعادة تدفق خالٍ من الرصاص قياسي بذروة 250°C.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تصدر الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقق الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في منطقة الوصلة. عندما تتحد حاملات الشحنة هذه، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات المستخدمة. بالنسبة لـ LTST-C170KEKT، لنظام مادة AlInGaP فجوة نطاق تتوافق مع الضوء الأحمر.

13. اتجاهات وتطورات التكنولوجيا

الاتجاه العام في تكنولوجيا LED هو نحو كفاءة أعلى (مزيد من لومن لكل واط)، وتحسين تجسيد الألوان، وموثوقية أعلى. بالنسبة لمصابيح LED المؤشرة، يستمر التصغير مع الحفاظ على إخراج الضوء أو زيادته. هناك أيضًا تركيز على توسيع نطاق الألوان المتاحة وتحسين اتساق اللون والسطوع من خلال تقنيات التصنيع والتصنيف المتقدمة. أصبح السعي نحو الامتثال لـ RoHS والتوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص وعالية الحرارة متطلبًا قياسيًا عبر الصناعة. يعد البحث في مواد وهياكل نانوية جديدة بمزيد من المكاسب في الكفاءة ووظائف جديدة في المستقبل.