ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-T680UBWT - أزرق مُشتت - زاوية رؤية 120° - جهد 2.6-3.4 فولت - تيار 30 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لصمام ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع جهاز مُركب على السطح (SMD). تم تصميم هذا المكون للتجميع الآلي على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، ويتميز بحجم صغير مثالي للتطبيقات ذات المساحة المحدودة. يستخدم الـ LED مادة شبه موصلة من نوع إن-غا-ن (Indium Gallium Nitride) لإنتاج ضوء أزرق مُشتت. وظيفته الأساسية هي كمؤشر حالة، أو مصباح إشارة، أو لإضاءة خلفية الواجهات الأمامية في مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية.

1.1 الميزات

• متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• مُعبأ في شريط بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصات للتجميع الآلي (Pick-and-Place).
• بصمة عبوة قياسية وفقًا لـ EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية).
• مستويات تشغيل متوافقة مع الدوائر المتكاملة (IC).
• متوافق بالكامل مع معدات التركيب الآلي.
• مناسب لعمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR).
• مُعالج مسبقًا للوصول إلى مستوى الحساسية للرطوبة JEDEC المستوى 3.

1.2 التطبيقات

هذا الـ LED مناسب لتطبيقات متنوعة عبر قطاعات صناعية متعددة، بما في ذلك:

• معدات الاتصالات (مثل الهواتف اللاسلكية والخلوية).
• أجهزة أتمتة المكاتب (مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة، أنظمة الشبكات).
• الأجهزة المنزلية والإلكترونيات الاستهلاكية.
• معدات التحكم والمراقبة الصناعية.
• مؤشرات الحالة والطاقة.
• إضاءة الإشارات والرموز.
• إضاءة خلفية الواجهات الأمامية والشاشات.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد التقييمات التالية الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. جميع القيم مُحددة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°م.

• تبديد الطاقة (Pd):102 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن لعبوة الـ LED تبديدها كحرارة.
• تيار التشغيل الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار لحظي مسموح به، عادةً في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية).
• تيار التشغيل الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار تشغيل أمامي مستمر موصى به للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -40°م إلى +85°م. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي صُمم الـ LED للعمل ضمنه.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40°م إلى +100°م. نطاق درجة الحرارة للتخزين في حالة عدم التشغيل.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25°م وتيار تشغيل أمامي (I_F) بقيمة 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_V):280.0 - 710.0 مللي كانديلا. كمية الضوء المرئي المنبعث، مقاسة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة استجابة العين البشرية للضوء (منحنى CIE). يشير النطاق الواسع إلى أن الجهاز متوفر في تصنيفات سطوع مختلفة.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي عندها تنخفض شدة الإضاءة إلى نصف الشدة المقاسة على المحور (0°). تشير زاوية 120° إلى نمط ضوء واسع ومشتت، مناسب لتطبيقات المؤشرات.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_P):468 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي عنده تكون قوة الخرج البصرية في أقصى قيمة.
• الطول الموجي السائد (λ_d):465 - 475 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يُحدد لون الـ LED، ويُستمد من مخطط لونية CIE.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي). عرض النطاق الطيفي المقاس عند نصف أقصى شدة (العرض الكامل عند نصف القيمة القصوى - FWHM).
• جهد التشغيل الأمامي (V_F):2.6 - 3.4 فولت. انخفاض الجهد عبر الـ LED عند تشغيله بتيار 20 مللي أمبير. هذا النطاق يخضع لنظام التصنيف.
• تيار الانحياز العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (أقصى) عند V_R=5 فولت. الجهاز غير مصمم للعمل بجهد انحياز عكسي؛ هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في عمليات الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على المعايير الكهربائية والبصرية الرئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار قطع تلبي متطلبات تطبيقية محددة للسطوع واللون والجهد.

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي (V_f)

يتم التصنيف عند I_F= 20 مللي أمبير. التسامح في كل مجموعة هو ±0.1 فولت.

• D6:2.6 فولت (الحد الأدنى) - 2.8 فولت (الحد الأقصى)
• D7:2.8 فولت (الحد الأدنى) - 3.0 فولت (الحد الأقصى)
• D8:3.0 فولت (الحد الأدنى) - 3.2 فولت (الحد الأقصى)
• D9:3.2 فولت (الحد الأدنى) - 3.4 فولت (الحد الأقصى)

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

يتم التصنيف عند I_F= 20 مللي أمبير. التسامح في كل مجموعة هو ±11%.

• T1:280.0 مللي كانديلا (الحد الأدنى) - 355.0 مللي كانديلا (الحد الأقصى)
• T2:355.0 مللي كانديلا (الحد الأدنى) - 450.0 مللي كانديلا (الحد الأقصى)
• U1:450.0 مللي كانديلا (الحد الأدنى) - 560.0 مللي كانديلا (الحد الأقصى)
• U2:560.0 مللي كانديلا (الحد الأدنى) - 710.0 مللي كانديلا (الحد الأقصى)

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد (W_d)

يتم التصنيف عند I_F= 20 مللي أمبير. التسامح لكل مجموعة هو ±1 نانومتر.

• AC:465.0 نانومتر (الحد الأدنى) - 470.0 نانومتر (الحد الأقصى)
• AD:470.0 نانومتر (الحد الأدنى) - 475.0 نانومتر (الحد الأقصى)

4. تحليل منحنيات الأداء

منحنيات الأداء النموذجية (غير موضحة في المقتطف المقدم ولكن تمت الإشارة إليها) ستوضح عادة العلاقة بين المعايير الرئيسية. يجب على المصممين الرجوع إلى ورقة البيانات الكاملة لهذه الرسوم البيانية، والتي تشمل عادةً:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار التشغيل الأمامي (منحنى I-V):يوضح كيف يزداد خرج الضوء مع زيادة تيار التشغيل، حتى الحد الأقصى المسموح به.
• جهد التشغيل الأمامي مقابل تيار التشغيل الأمامي:يوضح الخاصية غير الخطية للجهد-تيار للصمام الثنائي.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض خرج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو عامل حاسم في إدارة الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يوضح القوة البصرية النسبية عبر الأطوال الموجية، متمركزًا حول الطول الموجي القياسي البالغ ~468 نانومتر مع عرض FWHM نموذجي يبلغ 20 نانومتر.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يأتي الـ LED في عبوة قياسية للتركيب على السطح. جميع الأبعاد بالمليمترات (مم) مع تسامح عام ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. سيوضح الرسم الأبعاد المحدد الطول والعرض والارتفاع وتباعد الأطراف/الوسادات.

5.2 تحديد القطبية وتصميم الوسادات (Pads)

يحتوي المكون على أنود (قطب موجب) وكاثود (قطب سالب). عادةً ما يُشار إلى القطبية بواسطة علامة على العبوة أو عن طريق تصميم وسادات غير متماثل. توفر ورقة البيانات نمط وسادات PCB موصى به (Attachment Pad) لكل من لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري لضمان تكوين وصلة لحام صحيحة ومحاذاة مناسبة.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الموصى به (خالي من الرصاص)

يجب أن يتوافق ملف اللحام مع معايير J-STD-020B للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعايير الرئيسية:

• درجة حرارة التسخين المسبق:من 150°م إلى 200°م.
• زمن التسخين المسبق:120 ثانية كحد أقصى.
• درجة الحرارة القصوى:260°م كحد أقصى.
• الزمن فوق درجة السيولة:يجب التحكم فيه وفقًا لمواصفات معجون اللحام.
• إجمالي زمن اللحام:10 ثوانٍ كحد أقصى عند درجة الحرارة القصوى (يُسمح بحد أقصى دورتين إعادة تدفق).

ملاحظة:يعتمد الملف الأمثل على تصميم PCB المحدد، ومعجون اللحام، والفرن. الملف المقدم هو هدف عام يعتمد على معايير JEDEC.

6.2 اللحام اليدوي (بالمكواة)

• درجة حرارة المكواة:300°م كحد أقصى.
• زمن اللحام:3 ثوانٍ كحد أقصى لكل وصلة.
• الحد:لحام لمرة واحدة فقط عند استخدام المكواة.

6.3 ظروف التخزين

• العبوة المغلقة (مع مجفف):قم بالتخزين عند ≤30°م و ≤70% رطوبة نسبية. استخدم خلال عام واحد.
• العبوة المفتوحة:قم بالتخزين عند ≤30°م و ≤60% رطوبة نسبية. يُوصى بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام) من الفتح.
• التخزين الممتد (خارج الكيس):قم بالتخزين في وعاء محكم الغلق مع مجفف أو في جو من النيتروجين.
• إذا تعرض لأكثر من 168 ساعة:قم بالتسخين عند حوالي 60°م لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، استخدم فقط المذيبات المحددة. اغمر الـ LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. لا تستخدم سوائل كيميائية غير محددة.

7. التعبئة والتغليف والتعامل

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED في شريط حامل بارز للتجميع الآلي.

• قطر البكرة:7 بوصات.
• عرض الشريط:8 مم.
• الكمية في كل بكرة:2000 قطعة.
• يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط غطاء.
• التعبئة تتوافق مع مواصفات ANSI/EIA-481.
• الحد الأقصى لعدد المكونات المفقودة المتتالية (جيوب فارغة) هو اثنان.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 طريقة القيادة (التشغيل)

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند تشغيل عدة مصابيح LED على التوازي، يُوصى بشدة باستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED أو تشغيلها بواسطة مصدر تيار ثابت. يمكن أن يؤدي تشغيل مصابيح LED على التوازي مباشرة من مصدر جهد إلى تباينات كبيرة في السطوع بسبب الانتشار الطبيعي في خصائص جهد التشغيل الأمامي (V_F)، حتى داخل نفس المجموعة (Bin).

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض نسبيًا (102 ملي واط كحد أقصى)، إلا أن التصميم الحراري المناسب ضروري للحفاظ على عمر الـ LED وأدائه المتسق. تأكد من أن تصميم وسادات PCB يوفر تخفيفًا حراريًا كافيًا، خاصة عند التشغيل عند أو بالقرب من أقصى تيار مستمر (30 مللي أمبير) أو في درجات حرارة محيطة عالية. ستؤدي درجة حرارة الوصلة المفرطة إلى تقليل خرج الضوء وتسريع التدهور.

8.3 نطاق التطبيق والتحذيرات

تم تصميم هذا المكون للاستخدام في المعدات الإلكترونية العادية. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (مثل الطيران، الطبية، أنظمة السلامة)، يلزم استشارة تقنية محددة قبل التصميم. الجهاز غير مصمم للعمل بجهد انحياز عكسي.

9. المقارنة والتمييز التقني

تشمل ميزات التمييز الرئيسية لهذا الـ LEDزاوية رؤية واسعة 120°مع عدسة مُشتتة، مما يوفر إضاءة ناعمة ومتساوية مثالية لمؤشرات اللوحات. استخدامتقنية إن-غا-نيمكن من انبعاث ضوء أزرق بكفاءة. توافقه مع عملياتإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسيةوالمعالجة المسبقة لمستوى JEDEC 3يجعله مناسبًا لخطوط تجميع PCB الحديثة عالية الحجم. يسمحهيكل التصنيف الشاملللجهد والشدة والطول الموجي بالاختيار الدقيق لتلبية متطلبات الاتساق في اللون والسطوع الخاصة بالتطبيق.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

10.1 ما الفرق بين الطول الموجي القياسي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي القياسي (λ_P):الطول الموجي عند أعلى نقطة في منحنى الخرج الطيفي للـ LED (468 نانومتر نموذجي).الطول الموجي السائد (λ_d):الطول الموجي الفردي الذي يحدد اللون المُدرك للعين البشرية، ويُحسب من إحداثيات لونية CIE (465-475 نانومتر). بالنسبة لمصابيح LED أحادية اللون مثل هذا الأزرق، غالبًا ما يكونان قريبين، لكن الطول الموجي السائد أكثر صلة بتحديد المواصفات اللونية.

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

نعم، 30 مللي أمبير هو الحد الأقصى الموصى به لـتيار التشغيل الأمامي المستمر. ومع ذلك، فإن التشغيل عند الحد الأقصى المطلق سوف يولد المزيد من الحرارة وقد يقلل من الموثوقية على المدى الطويل. للحصول على عمر أمثل واستقرار، يُنصح بالتشغيل بتيار أقل مثل 20 مللي أمبير (حالة الاختبار) إذا سمحت متطلبات سطوع التطبيق بذلك.

10.3 لماذا نطاق شدة الإضاءة واسع جدًا (280-710 مللي كانديلا)؟

يمثل هذا النطاق الانتشار الإجمالي عبر جميع مجموعات السطوع المتاحة (T1, T2, U1, U2). سيتم طلب مجموعة محددة (مثل U1: 450-560 مللي كانديلا). يضمن نظام التصنيف أنك تتلقى مصابيح LED ذات سطوع متسق ضمن نطاق أضيق ومُحدد.

10.4 كيف أفسر "زاوية الرؤية 120°"؟

هذه هي زاوية الرؤيةالكاملة(2θ_1/2). هذا يعني الزاوية من جانب حيث تنخفض الشدة إلى 50% من القيمة على المحور، إلى الجانب المقابل حيث تنخفض أيضًا إلى 50%. لذا، فإن الـ LED يبعث ضوءًا قابلًا للاستخدام عبر مخروط واسع جدًا بزاوية 120 درجة، مما يجعله مرئيًا من العديد من الزوايا الجانبية.

11. مثال على تصميم وحالة استخدام

السيناريو:تصميم لوحة مؤشرات حالة لموجه شبكة (Router) مع عدة مصابيح LED زرقاء تُظهر نشاط الاتصال والطاقة.

1. اختيار المكون:اختر مجموعة السطوع U1 (450-560 مللي كانديلا) لرؤية جيدة في بيئة مكتبية. اختر مجموعة الطول الموجي AC (465-470 نانومتر) للحصول على لون أزرق متسق عبر جميع المؤشرات.
2. تصميم الدائرة:استخدم مصدر جهد 3.3 فولت. بافتراض V_Fنموذجي من مجموعة D7 (2.9 فولت) وهدف I_Fبقيمة 20 مللي أمبير، احسب المقاومة التسلسلية: R = (V_المصدر- V_F) / I_F= (3.3 فولت - 2.9 فولت) / 0.02 أمبير = 20 أوم. استخدم مقاومة 20 أوم، 1/10 واط لكل LED.
3. تخطيط PCB:نفذ تصميم وسادات اللحام الموصى به من ورقة البيانات. تأكد من وجود تباعد كافٍ بين مصابيح LED حتى لا تتداخل أنماط الضوء المُشتتة معًا.
4. التجميع:اتبع ملف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء المقدم. بعد فتح كيس الحاجز للرطوبة، أكمل تجميع اللوحة خلال 168 ساعة.
5. النتيجة:لوحة بمؤشرات زرقاء زاهية وموحدة، مرئية بوضوح من زاوية واسعة، وموثوقة طوال عمر المنتج.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا الـ LED هو جهاز فوتوني شبه موصل. جوهره هو شريحة مصنوعة من مواد إن-غا-ن تشكل وصلة p-n. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الوصلة (حوالي 2.6-3.4 فولت)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب عبر الوصلة. عندما تتحد هذه حاملات الشحنة، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تحدد طاقة فجوة النطاق المحددة لأشباه الموصلات من نوع إن-غا-ن الطول الموجي للفوتون، والذي في هذه الحالة يكون في المنطقة الزرقاء من الطيف المرئي (~468 نانومتر). تقوم العدسة المُشتتة المدمجة بتشتيت الضوء، مما يوسع نمط الانبعاث إلى زاوية رؤية 120 درجة.

13. الاتجاهات التكنولوجية

تستمر مصابيح LED المثبتة على السطح في التطور نحو كفاءة أعلى (مزيد من اللومن لكل واط)، وأحجام عبوات أصغر، وتحسين اتساق اللون. هناك تركيز متزايد على تسامحات تصنيف (Binning) أضيق لكل من اللونية والتدفق الضوئي لتلبية متطلبات التطبيقات التي تحتاج إلى مطابقة ألوان دقيقة، مثل الشاشات الملونة الكاملة والإضاءة المعمارية. علاوة على ذلك، فإن التقدم في مواد التغليف يعزز الأداء الحراري، مما يسمح بتيارات تشغيل أعلى وإخراج ضوء أكبر من بصمات صغيرة. يظل التوافق مع عمليات تجميع SMT القياسية عالية السرعة متطلبًا أساسيًا، مما يدفع التصاميم التي تكون قوية ضد الضغوط الحرارية والميكانيكية للحم إعادة التدفق.