ورقة بيانات شريحة LED SMD طراز LTST-C171TBKT - الحجم 1.6x0.8x0.6 مم - الجهد 2.8-3.8 فولت - اللون الأزرق - الطاقة 76 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-C171TBKT شريحة LED من نوع جهاز التثبيت السطحي (SMD) مصممة للتجميع الإلكتروني الحديث. تنتمي إلى عائلة المكونات فائقة الرقة، وتتميز بعامل شكل مدمج بارتفاع 0.80 ملم فقط. وهذا يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تكون فيها قيود المساحة والملف المنخفض عوامل تصميم حرجة. يستخدم الجهاز مادة أشباه الموصلات من نوع إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN) لإنتاج الضوء الأزرق، مُغلّفة في عبوة عدسة شفافة بالماء. تم تصميمه لتكون متوافقًا مع معدات اللقط والوضع الآلية وعمليات لحام إعادة التدفق القياسية، بما في ذلك طرق الأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري، مما يسهل التصنيع بكميات كبيرة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم تحديد الحدود التشغيلية للجهاز تحت درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. الحد الأقصى لتيار التشغيل المستمر المستمر هو 20 مللي أمبير. بالنسبة للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروة يصل إلى 100 مللي أمبير تحت دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. الحد الأقصى لتبديد الطاقة هو 76 ميغاواط. قدرة تحمل الجهد العكسي هي 5 فولت، ولكن يُمنع التشغيل المستمر تحت انحياز عكسي. يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل من -20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية، بينما يكون نطاق التخزين أوسع، من -30 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. تم تصنيف الجهاز للحام عند 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ في عمليات IR/الموجة و 215 درجة مئوية لمدة 3 دقائق في الطور البخاري.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس معلمات الأداء الرئيسية عند Ta=25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير. تتراوح شدة الإضاءة (IV) النموذجية من حد أدنى 28.0 ميكروكنديلا إلى حد أقصى 180.0 ميكروكنديلا. يتراوح جهد التشغيل الأمامي (VF) من 2.80 فولت إلى 3.80 فولت. ينبعث الجهاز ضوءًا أزرقًا بطول موجي ذروة انبعاث نموذجي (λP) يبلغ 468 نانومتر ونطاق طول موجي سائد (λd) من 465.0 نانومتر إلى 475.0 نانومتر. نصف عرض الخط الطيفي (Δλ) هو نموذجيًا 25 نانومتر، مما يشير إلى نقاء الطيف. زاوية الرؤية (2θ1/2) هي 130 درجة، مما يوفر مجال إضاءة واسعًا. الحد الأقصى للتيار العكسي (IR) هو 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم تصنيف المنتج إلى مجموعات (Bins) بناءً على ثلاثة معايير رئيسية لضمان الاتساق في تصميم التطبيق.

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تصنيف جهد التشغيل الأمامي بخطوات 0.2 فولت من 2.80 فولت إلى 3.80 فولت. رموز التصنيف هي D7 (2.80-3.00 فولت)، D8 (3.00-3.20 فولت)، D9 (3.20-3.40 فولت)، D10 (3.40-3.60 فولت)، و D11 (3.60-3.80 فولت). ينطبق تسامح ±0.1 فولت داخل كل مجموعة.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى أربع مجموعات: N (28.0-45.0 ميكروكنديلا)، P (45.0-71.0 ميكروكنديلا)، Q (71.0-112.0 ميكروكنديلا)، و R (112.0-180.0 ميكروكنديلا). ينطبق تسامح ±15٪ على كل مجموعة شدة.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تعريف اللون الأزرق بمجموعتي طول موجي سائد: AC (465.0-470.0 نانومتر) و AD (470.0-475.0 نانومتر). التسامح لكل مجموعة هو ±1 نانومتر.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الأداء النموذجية التي تعتبر ضرورية لمهندسي التصميم. تمثل هذه المنحنيات بيانيًا العلاقة بين التيار الأمامي وشدة الإضاءة، وتأثير درجة الحرارة المحيطة على شدة الإضاءة، وتوزيع القدرة الطيفية للضوء الأزرق المنبعث. يساعد تحليل منحنى IV في اختيار المقاوم المحدد للتيار المناسب لتحقيق السطوع المطلوب مع الحفاظ على الكفاءة. يُظهر منحنى تخفيض درجة الحرارة كيف ينخفض ناتج الإضاءة مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة فوق 30 درجة مئوية، بمعدل محدد بواسطة عامل التخفيض. يؤكد منحنى التوزيع الطيفي أطوال الموجات الذروية والسائدة، مما يضمن أن اللون المنبعث يلبي متطلبات التطبيق.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 أبعاد العبوة

تتبع شريحة LED أبعاد العبوة القياسية لـ EIA. يتم توفير جميع الأبعاد الحرجة بالمليمترات، مع تسامح عام ±0.10 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك. الملف الفائق الرقة البالغ 0.80 ملم هو ميزة ميكانيكية رئيسية.

5.2 تحديد القطبية وتصميم الوسادة (Pad)

يحتوي المكون على طرفي الأنود والكاثود. تتضمن ورقة البيانات تخطيطًا مقترحًا لوسادة اللحام (Land Pattern) لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء إعادة التدفق. الالتزام بهذا البصمة أمر بالغ الأهمية للاستقرار الميكانيكي وإدارة الحرارة.

5.3 مواصفات الشريط والبكرة (Tape and Reel)

يتم توريد الجهاز في شريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، متوافق مع معدات التجميع الآلية. الكمية القياسية للبكرة هي 3000 قطعة. تتبع التعبئة مواصفات ANSI/EIA 481-1-A-1994، مع جيوب المكونات الفارغة مغلقة بشريط غطاء علوي.

6. دليل اللحام والتجميع

6.1 ملفات لحام إعادة التدفق (Reflow)

يتم توفير ملفات إعادة تدفق مقترحة مفصلة لكل من عمليات اللحام العادية (القصدير-الرصاص) والخالية من الرصاص. تم معايرة ملف اللحام الخالي من الرصاص خصيصًا لمعجون اللحام SnAgCu. تشمل المعلمات الرئيسية درجة حرارة وزمن التسخين المسبق، والوقت فوق نقطة الانصهار، ودرجة الحرارة القصوى (بحد أقصى 260 درجة مئوية)، والوقت عند درجة الحرارة القصوى (بحد أقصى 5 ثوانٍ).

6.2 احتياطات التخزين والتعامل

يجب تخزين مصابيح LED في بيئة لا تتجاوز 30 درجة مئوية و 70٪ رطوبة نسبية. يجب لحام المكونات التي تمت إزالتها من كيس الحاجز الرطوبي الأصلي الخاص بها عن طريق إعادة التدفق في غضون 672 ساعة (28 يومًا). بالنسبة للتخزين الذي يتجاوز هذه الفترة، يوصى بالخبز عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 24 ساعة على الأقل قبل التجميع لمنع تلف التلفيف الناجم عن الرطوبة (Popcorning) أثناء إعادة التدفق.

6.3 تعليمات التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُسمح بغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. يمكن أن يؤدي استخدام مواد كيميائية غير محددة إلى إتلاف مادة العبوة.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED الأزرق SMD مناسب للإضاءة الخلفية في الإلكترونيات الاستهلاكية (مثل لوحات المفاتيح، أضواء المؤشر)، ومؤشرات الحالة في معدات الاتصالات والمكاتب، وتطبيقات الإضاءة الزخرفية. يجعلها ملفها الرقيق مثاليًا للأجهزة النحيفة مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والشاشات فائقة النحافة.

7.2 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند استخدام عدة مصابيح LED على التوازي، يوصى بشدة باستخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي مع كل LED. لا يُنصح بقيادة عدة مصابيح LED على التوازي مباشرة من مصدر تيار واحد (نموذج الدائرة B)، حيث يمكن أن تؤدي الاختلافات الطفيفة في خاصية جهد التشغيل الأمامي (Vf) لمصابيح LED الفردية إلى اختلافات كبيرة في تقاسم التيار، وبالتالي، سطوع غير متساوٍ.

7.3 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

حساس LED للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب تنفيذ تدابير التحكم المناسبة في ESD أثناء التعامل والتجميع. وتشمل هذه استخدام أساور معصم مؤرضة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة، وضمان تأريض جميع محطات العمل والمعدات بشكل صحيح، والحفاظ على بيئة رطوبة خاضعة للتحكم في منطقة التجميع.

8. المقارنة التقنية والتمييز

الميزة الأساسية المميزة لهذا المكون هي ارتفاعه المنخفض للغاية البالغ 0.80 ملم، وهو أمر مفيد مقارنة بعبوات LED القياسية. يوفر الجمع بين زاوية رؤية واسعة تبلغ 130 درجة وهيكل تصنيف محدد جيدًا للشدة والجهد والطول الموجي للمصممين أداءً يمكن التنبؤ به. توفر توافقه مع عمليات اللحام القياسية بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري والموجة مرونة في التصنيع دون الحاجة إلى معدات متخصصة.

9. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي الذروي (λP) هو الطول الموجي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدة. الطول الموجي السائد (λd) مشتق من مخطط لونية CIE ويمثل الطول الموجي الفردي الذي يتطابق بشكل أفضل مع اللون المدرك للضوء. بالنسبة للتصميم، يكون الطول الموجي السائد أكثر صلة بتحديد اللون.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بدون مقاوم على التوالي؟

ج: لا ينصح بذلك. لجهد التشغيل الأمامي نطاق (2.8-3.8 فولت). يمكن أن يتسبب توصيله مباشرة بمصدر جهد قريب من هذا النطاق في تيار مفرط إذا كان Vf الخاص بـ LED عند الطرف المنخفض، مما قد يتلفه. من الضروري وجود مقاوم على التوالي لضبط وتحديد تيار التشغيل بشكل موثوق.

س: كيف تؤثر درجة الحرارة على الأداء؟

ج: مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، تنخفض شدة الإضاءة عادةً. تحدد ورقة البيانات عامل تخفيض لتيار التشغيل الأمامي فوق 30 درجة مئوية. أيضًا، يتمتع جهد التشغيل الأمامي بمعامل درجة حرارة سلبي، مما يعني أنه ينخفض قليلاً مع ارتفاع درجة الحرارة.

10. دراسة حالة التصميم (Design-in)

فكر في تصميم لجهاز محمول يتطلب عدة مؤشرات حالة زرقاء. يختار المصمم LTST-C171TBKT لملفه المنخفض. لضمان سطوع موحد عبر جميع المؤشرات الخمسة، يحدد مصابيح LED من نفس مجموعة شدة الإضاءة (مثل Bin Q) ومجموعة جهد التشغيل الأمامي (مثل Bin D9). يتوفر مصدر جهد ثابت 5 فولت. باستخدام Vf النموذجي البالغ 3.3 فولت (منتصف D9) وتيار مستهدف 20 مللي أمبير، يتم حساب قيمة المقاوم التسلسلي على النحو التالي: R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 أوم. سيتم اختيار مقاوم قياسي 82 أوم أو 91 أوم، مع التحقق من تصنيف الطاقة. يستخدم تخطيط PCB الأبعاد المقترحة للوسادة ويتضمن مناطق حماية ESD مناسبة في منطقة التجميع.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا هو ثنائي باعث للضوء أشباه الموصلات. عند تطبيق جهد أمامي عبر الأنود والكاثود، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من مادة أشباه الموصلات InGaN. تتحد حاملات الشحن هذه، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد فجوة النطاق الطاقي المحددة لمادة InGaN الطول الموجي للفوتونات المنبعثة، والذي يكون في هذه الحالة في المنطقة الزرقاء من الطيف المرئي. تشكل عدسة الإيبوكسي الشفافة بالماء ناتج الضوء وتوفر الحماية البيئية.

12. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر اتجاه مصابيح LED SMD نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، وحجم عبوات أصغر، وتحسين إدارة الحرارة للسماح بتيارات قيادة أعلى. هناك أيضًا تركيز على تسامحات تصنيف أكثر ضيقًا لتوفير لون وسطوع أكثر اتساقًا للتطبيقات المتطلبة مثل الإضاءة الخلفية للشاشات. يدفع السعي نحو التصغير في الإلكترونيات الاستهلاكية نحو عبوات أرق حتى من 0.80 ملم المميزة هنا.