ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-108TBL - أزرق InGaN - 3.2x1.6x1.1 مم - 3.4 فولت كحد أقصى - 102 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يعد LTST-108TBL صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED) من نوع التركيب السطحي (SMD) مصممًا للتجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB). يجعل حجمه الصغير منه مناسبًا للتطبيقات ذات المساحة المحدودة عبر مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية.

1.1 المزايا الأساسية

• البصمة الصغيرة:تسمح العبوة القياسية المدمجة من EIA بتخطيطات PCB عالية الكثافة.
• التوافق مع الأتمتة:يتم توريده بشريط 8 مم على بكرات 7 بوصات، وهو متوافق تمامًا مع معدات الاختيار والوضع الآلي.
• التصنيع القوي:متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، ويدعم خطوط التجميع الخالية من الرصاص.
• الامتثال البيئي:يلبي المنتج توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• الموثوقية:يتم تهيئة الأجهزة مسبقًا للوصول إلى مستويات حساسية الرطوبة JEDEC المستوى 3، مما يضمن الموثوقية أثناء اللحام.

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

تم تصميم هذا الصمام الثنائي للاستخدام في الإلكترونيات الاستهلاكية والتجارية والصناعية حيث تكون هناك حاجة إلى مؤشر حالة موثوق ومنخفض الارتفاع.

• الاتصالات:مؤشرات الحالة في الموجهات والمودمات ومفاتيح الشبكة.
• أتمتة المكاتب والحوسبة:أضواء الطاقة/النشاط في أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المكتبية والملحقات.
• الأجهزة المنزلية والإلكترونيات الاستهلاكية:أضواء المؤشر على لوحات التحكم.
• المعدات الصناعية:مؤشرات حالة الآلة والخطأ.
• الاستخدام العام:الإضاءة الخلفية للوحة الأمامية، وتطبيقات الإضاءة للإشارات والرموز.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي قد يتجاوزها حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تبديد الطاقة (Pd):102 ميغاواط عند درجة حرارة المحيط Ta=25°C. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة.
• تيار التوصيل الأمامي المستمر (IF):30 مللي أمبير مستمر. يتسبب تجاوز هذا التيار في زيادة كبيرة في درجة حرارة التقاطع وتسريع تدهور التدفق الضوئي.
• تيار التوصيل الأمامي الذروي:80 مللي أمبير، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية) لدفقات الإشارة القصيرة.
• عامل التخفيض:0.38 مللي أمبير/°C خطيًا بدءًا من 25°C. يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر مع زيادة درجة حرارة المحيط لمنع تجاوز حد درجة حرارة التقاطع.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:-40°C إلى +85°C و -40°C إلى +100°C على التوالي، مما يحدد الحدود البيئية للتشغيل وعدم التشغيل.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم القياس عند درجة حرارة المحيط Ta=25°C مع تيار توصيل أمامي IF=20mA، ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذه هي معلمات الأداء النموذجية.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من 330.0 mcd (الحد الأدنى) إلى 520.0 mcd (الحد الأقصى)، مع قيمة نموذجية تعتمد على رتبة التصنيف. يتم القياس باستخدام مستشعر مُرشح لمنحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية الرؤية (2θ½):زاوية واسعة تبلغ 110 درجة (نموذجية)، تُعرَّف على أنها الزاوية خارج المحور حيث تكون الشدة نصف الشدة المحورية (على المحور).
• الطول الموجي الذروي (λp):عادةً 471 نانومتر، مما يشير إلى الذروة الطيفية للضوء المنبعث.
• الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 457 نانومتر إلى 467 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية لتحديد اللون (الأزرق). التسامح هو ±1 نانومتر لكل تصنيف.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):عادةً 26 نانومتر، يصف نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء الأزرق المنبعث.
• الجهد الأمامي (VF):بين 2.6 فولت (الحد الأدنى) و 3.4 فولت (الحد الأقصى) عند 20 مللي أمبير. يتم تصنيف هذه المعلمة لضمان الاتساق في تصميم الدائرة.
• التيار العكسي (IR):الحد الأقصى 5 ميكرو أمبير عند جهد عكسي VR=5V. لم يتم تصميم الجهاز للعمل بتحيز عكسي؛ هذا الاختبار هو لضمان الجودة فقط.
• السعة (C):عادةً 40 بيكو فاراد عند VF=0V، التردد f=1 ميجاهرتز، وذات صلة باعتبارات التبديل عالي السرعة.

3. شرح نظام رتب التصنيف

يتم فرز المنتج إلى تصنيفات بناءً على معلمات رئيسية لضمان اتساق الأداء داخل دفعة الإنتاج. يمكن للمصممين تحديد التصنيفات لتتناسب مع متطلبات التطبيق.

3.1 رتبة الجهد الأمامي (VF)

الوحدات: فولت @ 20 مللي أمبير. التسامح لكل تصنيف هو ± 0.10 فولت.

• F4:2.6 فولت (الحد الأدنى) - 2.8 فولت (الحد الأقصى)
• F5:2.8 فولت - 3.0 فولت
• F6:3.0 فولت - 3.2 فولت
• F7:3.2 فولت - 3.4 فولت

3.2 رتبة شدة الإضاءة (Iv)

الوحدات: ملي كانديلا (mcd) @ 20 مللي أمبير. التسامح لكل تصنيف هو ± 11%.

• T2:330.0 mcd (الحد الأدنى) - 410.0 mcd (الحد الأقصى)
• U1:410.0 mcd - 520.0 mcd

3.3 رتبة الطول الموجي السائد (WD)

الوحدات: نانومتر (nm) @ 20 مللي أمبير. التسامح لكل تصنيف هو ± 1 نانومتر.

• AC:457.0 نانومتر (الحد الأدنى) - 462.0 نانومتر (الحد الأقصى)
• AD:462.0 نانومتر - 467.0 نانومتر

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر منحنيات الخصائص النموذجية نظرة ثاقبة على سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة. جميع المنحنيات عند 25°C ما لم يُذكر خلاف ذلك.

4.1 شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار التوصيل الأمامي

يظهر هذا المنحنى علاقة شبه خطية بين تيار التوصيل الأمامي (IF) والإخراج الضوئي (Iv) ضمن نطاق التشغيل الموصى به. يؤدي تشغيل الصمام الثنائي فوق 20 مللي أمبير إلى عوائد متناقصة في الكفاءة وزيادة الحرارة.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة المحيط

ينخفض الإخراج الضوئي مع زيادة درجة حرارة المحيط. تأثير الإخماد الحراري هذا هو سمة من سمات صمامات LED شبه الموصلة ويجب أخذه في الاعتبار في التصميمات التي تعمل في درجات حرارة مرتفعة.

4.3 الجهد الأمامي مقابل تيار التوصيل الأمامي

يوضح هذا المنحنى الأسي خاصية I-V للصمام الثنائي. الجهد الأمامي المحدد VF عند 20 مللي أمبير هو نقطة التشغيل النموذجية. يساعد المنحنى في تصميم دوائر تحديد التيار.

4.4 التوزيع الطيفي

يظهر الرسم البياني ذروة واحدة تتمحور حول 471 نانومتر (نموذجي) بعرض نصف يبلغ حوالي 26 نانومتر، مما يؤكد الانبعاث الأزرق أحادي اللون من مادة أشباه الموصلات InGaN.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتم وضع LTST-108TBL في عبوة SMD قياسية. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمترات، التسامح ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك) حجم جسم يبلغ حوالي 3.2 مم (الطول) × 1.6 مم (العرض) × 1.1 مم (الارتفاع). العدسة شفافة. يتم عادةً تحديد القطب السالب بواسطة علامة على العبوة أو صبغة خضراء في العدسة.

5.2 تخطيط وسادة التثبيت الموصى بها على PCB

يتم توفير تصميم نمط اللحام للحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو بالطور البخاري. يضمن هذا النمط تكوين حشوة لحام مناسبة، واستقرارًا ميكانيكيًا، وتخفيفًا حراريًا أثناء التجميع. يعد الالتزام بهذا التخطيط أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق وصلات لحام موثوقة وإدارة تبديد الحرارة من شريحة LED.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (عملية خالية من الرصاص)

يتم تحديد ملف درجة حرارة مفصل متوافق مع J-STD-020B للتجميع الخالي من الرصاص.

• التسخين المسبق:150°C إلى 200°C.
• وقت التسخين المسبق:الحد الأقصى 120 ثانية.
• درجة الحرارة الذروية:الحد الأقصى 260°C.
• الوقت فوق نقطة السيولة:يظهر ملف التعريف الموصى به مدة محددة.
• وقت اللحام:الحد الأقصى 10 ثوانٍ عند درجة الحرارة الذروية (حد أقصى دورتي إعادة تدفق).

ملاحظة:يعتمد ملف التعريف الأمثل على تصميم PCB المحدد، ومعجون اللحام، والفرن. يعمل ملف التعريف المقدم كهدف عام يعتمد على معايير JEDEC.

6.2 اللحام اليدوي (إذا لزم الأمر)

• درجة حرارة المكواة:الحد الأقصى 300°C.
• وقت اللحام:الحد الأقصى 3 ثوانٍ لكل وسادة (مرة واحدة فقط).

6.3 ظروف التخزين

• العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤ 30°C و ≤ 70% رطوبة نسبية. استخدم في غضون عام واحد عندما تكون الحقيبة المقاومة للرطوبة مع مجفف سليمة.
• العبوة المفتوحة:قم بالتخزين عند ≤ 30°C و ≤ 60% رطوبة نسبية. يوصى بإكمال إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون 168 ساعة (أسبوع واحد) من التعرض.
• التخزين الممتد (المفتوح):قم بالتخزين في حاوية مغلقة مع مجفف أو في بيئة نيتروجين. إذا تم التعرض لأكثر من 168 ساعة، قم بالخبز عند حوالي 60°C 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 المذيبات المحددة فقط. اغمر الصمام الثنائي في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. لا تستخدم التنظيف بالموجات فوق الصوتية أو مواد كيميائية غير محددة.

7. معلومات التعبئة والتغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد الجهاز في شريط حامل بارز وفقًا لمواصفات ANSI/EIA 481.

• عرض الشريط:8 مم.
• قطر البكرة:7 بوصات (178 مم).
• الكمية لكل بكرة:4000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• إغلاق الجيوب:يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط غطاء.
• المكونات المفقودة:يُسمح بحد أقصى مصباحين مفقودين متتاليين لكل مواصفات.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 طريقة القيادة

صمامات LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد، خاصة عند توصيل عدة صمامات LED على التوازي، يجب أن يتم تشغيل كل صمام LED بواسطة مصدر تيار ثابت أو أن يكون له مقاوم محدد للتيار الخاص به. لا يُنصح بالتشغيل بمصدر جهد ثابت بدون مقاوم متسلسل لأنه يمكن أن يؤدي إلى هروب حراري بسبب معامل درجة الحرارة السالب لـ VF.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن العبوة صغيرة، إلا أن التصميم الحراري المناسب ضروري لطول العمر. تأكد من أن تصميم وسادة PCB يوفر تخفيفًا حراريًا كافيًا. تجنب التشغيل بأقصى تيار (30 مللي أمبير) في درجات حرارة محيط عالية دون مراعاة عامل التخفيض (0.38 مللي أمبير/°C). تؤدي درجات حرارة التقاطع العالية إلى تسريع تدهور التدفق الضوئي ويمكن أن تقلل من عمر التشغيل.

8.3 التصميم البصري

تجعل زاوية الرؤية الواسعة البالغة 110 درجة هذا الصمام الثنائي مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة. للضوء المركز أو الموجه، قد تكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات، أدلة ضوئية). العدسة الشفافة هي الأمثل للتطبيقات التي يرغب فيها في لون الشريحة الحقيقي.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بتقنية أقدم مثل صمامات LED الزرقاء القائمة على GaP، يقدم صمام LED هذا المصنوع من InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد) كفاءة إضاءة أعلى بكثير ولون أزرق أكثر تشبعًا. ضمن شكله، تشمل المميزات الرئيسية زاوية رؤيته الواسعة، وهيكل التصنيف المحدد لاتساق اللون والشدة، وبنائه القوي لتوافق إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، والذي قد لا يكون موجودًا في جميع صمامات LED SMD منخفضة التكلفة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 هل يمكنني تشغيل هذا الصمام الثنائي عند 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟

نعم، 30 مللي أمبير هو الحد الأقصى المقنن لتيار التوصيل الأمامي المستمر عند 25°C. ومع ذلك، للحصول على أفضل عمر افتراضي وموثوقية، يُنصح غالبًا بتشغيل صمامات LED أقل من تصنيفها الأقصى المطلق، مثل عند حالة الاختبار 20 مللي أمبير. قم دائمًا بتطبيق عامل التخفيض إذا تجاوزت درجة حرارة المحيط 25°C.

10.2 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي الذروي (λp)هو الطول الموجي عند أعلى نقطة في توزيع الطاقة الطيفي لصمام LED (عادةً 471 نانومتر).الطول الموجي السائد (λd)هو كمية قياس لوني مشتقة من مخطط لونية CIE؛ وهو الطول الموجي الفردي الذي يتطابق بشكل أفضل مع اللون المدرك لصمام LED (457-467 نانومتر). λd أكثر صلة بتحديد اللون في التطبيقات البصرية.

10.3 لماذا يوجد حد زمني للتخزين بعد فتح الكيس؟

يمكن لعبوات SMD امتصاص الرطوبة من الغلاف الجوي. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحتبسة أن تتبخر بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا قد يؤدي إلى تقشير العبوة أو تكسير الشريحة (\"الفرقعة\"). عمر التخزين 168 ساعة وإجراءات الخبز هي إجراءات مضادة لهذا الوضع الفاشل.

11. دراسة حالة تطبيقية عملية

السيناريو:تصميم لوحة مؤشر حالة لمفتاح شبكة يحتوي على 24 صمام LED أزرق متطابق للطاقة/النشاط.

اعتبارات التصميم:

1. قيادة التيار:استخدم دائرة متكاملة لقيادة التيار الثابت أو 24 مقاومًا محددًا للتيار متطابقًا (محسوبًا لـ ~20 مللي أمبير من جهد النظام وتصنيف VF لصمام LED، على سبيل المثال، F5: ~2.9 فولت نموذجي).
2. اتساق السطوع:حدد تصنيف Iv ضيق (على سبيل المثال، U1: 410-520 mcd) وتصنيف VF (على سبيل المثال، F5) من المورد لضمان أن تظهر جميع صمامات LED الـ 24 بنفس السطوع.
3. تخطيط PCB:نفذ تخطيط وسادة اللحام الموصى به لكل صمام LED لضمان اللحام الآلي الموثوق وتبديد الحرارة.
4. التجميع:اتبع ملف إعادة التدفق الخالي من الرصاص المحدد. تأكد من تجميع اللوحات في غضون 168 ساعة من فتح بكرة LED أو أن صمامات LED قد تم خبزها بشكل صحيح إذا تم تخزينها لفترة أطول.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

صمام LED هو صمام ثنائي تقاطع p-n شبه موصل. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة (التقاطع). عندما تتحد حاملات الشحن هذه، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات المستخدمة في المنطقة النشطة. يستخدم LTST-108TBL أشباه الموصلات المركبة من إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN)، والتي تم تصميمها لبعث فوتونات في الطيف الأزرق (~470 نانومتر).

13. اتجاهات التكنولوجيا

كان تطوير صمامات LED الزرقاء الفعالة المصنوعة من InGaN إنجازًا أساسيًا في الإضاءة ذات الحالة الصلبة، مما مكّن من إنشاء صمامات LED بيضاء (عبر تحويل الفوسفور) وشاشات ملونة كاملة. تشمل الاتجاهات المستمرة في تكنولوجيا صمامات LED SMD تحسينات مستمرة في الفعالية الضوئية (لومن لكل واط)، وكثافة طاقة قصوى أعلى في عبوات أصغر، ومؤشرات تجسيد لوني محسنة (CRI) لصمامات LED البيضاء، ودمج ميزات أكثر تطورًا مثل السواقات المدمجة أو دوائر التحكم. يظل التوجه نحو التصغير والتوافق مع عمليات التجميع المتقدمة، كما هو موضح في ورقة البيانات هذه، ثابتًا عبر الصناعة.