ورقة بيانات LED SMD LTST-C150TBKT-5A - أزرق InGaN - 5mA - 45mcd - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية لديود باعث للضوء (LED) من نوع جهاز السطح المثبت (SMD). يستخدم الجهاز شريحة أشباه الموصلات من إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN) لإنتاج الضوء الأزرق. تم تصميمه لعمليات التجميع الآلي وهو معبأ على شريط وبكرة للإنتاج بكميات كبيرة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا المكون توافقه مع عمليات اللحام بإعادة الانسياب بالأشعة تحت الحمراء، وملاءمته للاستخدام مع معدات التركيب الآلي، وتصنيفه كمنتج أخضر متوافق مع RoHS. يشمل سوقه المستهدف الرئيسي الإلكترونيات الاستهلاكية، ومصابيح المؤشر، وتطبيقات الإضاءة الخلفية، والإضاءة العامة حيث يكون مصدر ضوء أزرق مضغوط وموثوق مطلوبًا.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يجب عدم تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود لمنع التلف الدائم.

• تبديد الطاقة:76 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن لحزمة الـ LED تبديدها كحرارة تحت الظروف المحددة.
• تيار التشغيل الأمامي الذروة:100 ملي أمبير. هذا هو أقصى تيار لحظي، مسموح به فقط تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية).
• تيار التشغيل الأمامي المستمر:20 ملي أمبير. هذا هو أقصى تيار تشغيل أمامي مستمر موصى به للتشغيل الموثوق طويل الأمد.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -20°C إلى +80°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي صُمم الـ LED ليعمل فيه بشكل صحيح.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -30°C إلى +100°C. نطاق درجة الحرارة للتخزين غير التشغيلي.
• شرط اللحام بالأشعة تحت الحمراء:260°C لمدة 10 ثوانٍ. الملف الحراري الأقصى الذي يمكن للمكون تحمله أثناء لحام إعادة الانسياب.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعايير عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C وتحدد الأداء النموذجي.

• شدة الإضاءة (I_V):11.2 - 45.0 ملي شمعة (الحد الأدنى - الأقصى) عند تيار تشغيل أمامي (I_F) بقيمة 5mA. يقيس هذا السطوع الملحوظ لإخراج الضوء.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى، مما يشير إلى نمط رؤية واسع.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_P):468 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):465.0 - 475.0 نانومتر عند I_F=5mA. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي يمثل بشكل أفضل اللون الملحوظ للضوء.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):25 نانومتر (نموذجي). مقياس لنقاء الطيف؛ تشير القيمة الأصغر إلى مصدر ضوء أكثر أحادية اللون.
• جهد التشغيل الأمامي (V_F):2.65 - 3.05 فولت (الحد الأدنى - الأقصى) عند I_F=5mA. انخفاض الجهد عبر الـ LED عند مرور التيار.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند جهد عكسي (V_R) بقيمة 5V. تيار التسرب الصغير عندما يكون الـ LED متحيزًا عكسيًا. لم يتم تصميم الجهاز للتشغيل العكسي.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معايير رئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار مكونات تلبي متطلبات التسامح المحددة لتطبيقهم.

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم فرز الوحدات إلى أربع مجموعات (1-4) بناءً على جهد التشغيل الأمامي عند 5mA، لكل منها نطاق 0.1V. التسامح لكل مجموعة هو ±0.1V.

• المجموعة 1: 2.65V - 2.75V
• المجموعة 2: 2.75V - 2.85V
• المجموعة 3: 2.85V - 2.95V
• المجموعة 4: 2.95V - 3.05V

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

يتم فرز الوحدات إلى ست مجموعات (L1, L2, M1, M2, N1, N2) بناءً على شدة الإضاءة عند 5mA. التسامح لكل مجموعة هو ±15%.

• L1: 11.2 - 14.0 ملي شمعة
• L2: 14.0 - 18.0 ملي شمعة
• M1: 18.0 - 22.4 ملي شمعة
• M2: 22.4 - 28.0 ملي شمعة
• N1: 28.0 - 35.5 ملي شمعة
• N2: 35.5 - 45.0 ملي شمعة

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم فرز الوحدات إلى مجموعتين (AC, AD) بناءً على الطول الموجي السائد عند 5mA. التسامح لكل مجموعة هو ±1 نانومتر.

• AC: 465.0 - 470.0 نانومتر
• AD: 470.0 - 475.0 نانومتر

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 لتوزيع الطيف، الشكل 5 لزاوية الرؤية)، فإن تفسيراتها النموذجية حاسمة للتصميم.

4.1 خاصية التيار مقابل الجهد (I-V)

يظهر جهد التشغيل الأمامي (V_F) علاقة لوغاريتمية مع تيار التشغيل الأمامي (I_F). إنه غير خطي، مع جهد عتبة (حوالي 2.6-2.8V للأزرق InGaN) أقل منه يتدفق تيار قليل جدًا. بعد هذه العتبة، تسبب الزيادات الصغيرة في الجهد زيادات كبيرة في التيار. لذلك، يتم تشغيل مصابيح LED عادةً بمصدر تيار ثابت، وليس بجهد ثابت، لضمان إخراج ضوء مستقر ومنع الانحراف الحراري.

4.2 خاصية شدة الإضاءة مقابل التيار (L-I)

يكون إخراج الضوء (شدة الإضاءة) بشكل عام متناسبًا مع تيار التشغيل الأمامي على مدى كبير. ومع ذلك، قد تبلغ الكفاءة (لومن لكل واط) ذروتها عند تيار معين ثم تنخفض عند التيارات الأعلى بسبب زيادة توليد الحرارة وعمليات إعادة التركيب غير المشعة الأخرى داخل أشباه الموصلات.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

أداء الـ LED حساس لدرجة الحرارة. عادةً، مع زيادة درجة حرارة التقاطع:

• جهد التشغيل الأمامي (V_F):ينخفض. هذا له آثار على دوائر القيادة بجهد ثابت.
• شدة الإضاءة/التدفق الضوئي:ينخفض. تقلل درجات الحرارة الأعلى من الكفاءة الكمية الداخلية.
• الطول الموجي السائد:قد يتحول قليلاً، عادةً نحو أطوال موجية أطول (انزياح أحمر)، مما يمكن أن يؤثر على إدراك اللون في التطبيقات الدقيقة.

الإدارة الحرارية الفعالة أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء والعمر الطويل.

5. معلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق الجهاز مع مخطط عبوة قياسي EIA. يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تسامح عام ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تتميز العبوة بعدسة شفافة بالماء، وهي مثالية لشريحة InGaN الزرقاء لأنها لا تغير إخراج اللون (على عكس العدسة المنتشرة أو الملونة).

5.2 تحديد القطبية

القطبية جانب حاسم في تركيب الـ LED. تتضمن ورقة البيانات مخططًا يوضح علامات الكاثود والأنود على المكون. عادةً، يُشار إلى الكاثود بعلامة خضراء، أو شق، أو دبوس/لسان أقصر. القطبية غير الصحيحة ستمنع الـ LED من الإضاءة وتطبيق جهد عكسي كبير يمكن أن يتلف الجهاز.

5.3 تخطيط لوحة اللحام المقترح

يتم توفير نمط أرضي موصى به (البصمة) للوحة الدوائر المطبوعة (PCB). الالتزام بهذه الأبعاد يضمن تكوين وصلة لحام صحيحة، ومحاذاة، واستقرار ميكانيكي أثناء وبعد عملية إعادة الانسياب. يؤثر تصميم اللوحة أيضًا على المسار الحراري لتبديد الحرارة بعيدًا عن تقاطع الـ LED.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة الانسياب

يتم توفير ملف تعريف إعادة انسياب مقترح بالأشعة تحت الحمراء (IR) لعمليات اللحام الخالية من الرصاص. تشمل المعايير الرئيسية:

• التسخين المسبق:150-200°C كحد أقصى 120 ثانية لتسخين اللوحة تدريجيًا وتنشيط المادة المساعدة.
• درجة الحرارة القصوى:260°C كحد أقصى.
• الوقت فوق السائل:الوقت الذي تقضيه وصلات اللحام فوق نقطة انصهار معجون اللحام أمر بالغ الأهمية للترطيب المناسب. يوفر الملف التعريفي في الصفحة 3 من ورقة البيانات مرجعًا مرئيًا متوافقًا مع معايير JEDEC.
• معدل التبريد:يوصى بالتبريد المتحكم فيه لتقليل الإجهاد الحراري على المكون واللوحة.

يتم التأكيد على أن الملف التعريفي الأمثل يعتمد على تصميم اللوحة المحدد، والمكونات، ومعجون اللحام، والفرن، لذلك فإن التوصيف ضروري.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد:

• درجة حرارة المكواة:300°C كحد أقصى.
• وقت اللحام:3 ثوانٍ كحد أقصى لكل وصلة.
• الحد:يجب إجراء اللحام اليدوي مرة واحدة فقط لتجنب التلف الحراري للعبوة البلاستيكية وشريحة أشباه الموصلات.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يوصى بغمر الـ LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. يمكن أن يؤدي استخدام مواد كيميائية غير محددة إلى إتلاف مادة العبوة البلاستيكية أو العدسة.

6.4 التخزين والتعامل

• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). التعامل باستخدام أسوار المعصم، وقفازات مضادة للكهرباء الساكنة، وعلى معدات مؤرضة بشكل صحيح إلزامي.
• حساسية الرطوبة:العبوة حساسة للرطوبة. بمجرد فتح الكيس الأصلي المحكم ضد الرطوبة (مع مجفف)، يجب استخدام المكونات خلال أسبوع واحد إذا تم تخزينها عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. للتخزين لفترة أطول خارج الكيس الأصلي، يلزم التخزين في حاوية محكمة مع مجفف أو في جو نيتروجين. يجب خبز المكونات المخزنة لأكثر من أسبوع خارج التغليف الأصلي (مثلًا عند 60°C لمدة 20 ساعة) قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفشار" أثناء إعادة الانسياب.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد الجهاز في تغليف قياسي صناعي للتجميع الآلي:

• حجم البكرة:قطر 7 بوصات.
• الكمية لكل بكرة:3000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب:500 قطعة للكميات المتبقية.
• مواصفات الشريط:متوافق مع ANSI/EIA 481-1-A-1994. يتم إغلاق الجيوب الفارغة للمكونات بشريط غطاء علوي.
• المكونات المفقودة:الحد الأقصى لعدد المكونات المفقودة المتتالية ("مصابيح مفقودة") في الشريط هو اثنان.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشرات الحالة:أضواء الطاقة، أو الاتصال، أو حالة التشغيل على الإلكترونيات الاستهلاكية، والأجهزة، والمعدات الصناعية.
• الإضاءة الخلفية:لشاشات LCD الصغيرة، أو لوحات المفاتيح، أو الألواح الزخرفية.
• الإضاءة الزخرفية:في اللافتات، أو الإضاءة التكميلية، أو الأجهزة الاستهلاكية.
• أنظمة الاستشعار:كمصدر ضوء لمستشعرات بصرية أو مقاطعات.

إشعار مهم:تحدد ورقة البيانات أن هذه المصابيح LED مخصصة للمعدات الإلكترونية العادية. التطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية، خاصة حيث يمكن أن يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (مثل الطيران، والأجهزة الطبية، وأنظمة السلامة)، تتطلب استشارة وموافقة مسبقة.

8.2 اعتبارات تصميم الدائرة

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار على التوالي أو دائرة متكاملة (IC) مخصصة لقيادة الـ LED بتيار ثابت. يتم حساب القيمة باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_Fمن ورقة البيانات لضمان ألا يتجاوز التيار الحد حتى مع التباين من جزء لآخر.
• تبديد الطاقة:تأكد من أن الطاقة المحسوبة (P = V_F* I_F) لا تتجاوز الحد الأقصى المطلق البالغ 76 ملي واط، مع مراعاة أسوأ حالة V_Fودرجة الحرارة المحيطة.
• حماية الجهد العكسي:إذا كان هناك أي احتمال لتطبيق جهد عكسي (مثلًا في دوائر التيار المتردد أو مع الأحمال الحثية)، فيجب وضع ديود حماية بالتوازي مع الـ LED (الكاثود إلى الأنود) لتثبيت الجهد العكسي.
• الإدارة الحرارية:للتصميمات التي تعمل عند تيارات عالية أو في درجات حرارة محيطة عالية، تأكد من أن اللوحة PCB توفر تخفيفًا حراريًا كافيًا. يمكن أن تساعد لوحات النحاس المتصلة بمستويات الأرض/الطاقة في تبديد الحرارة.

9. مقدمة تقنية ومبدأ التشغيل

يعتمد هذا الـ LED على شريحة أشباه موصلات من إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN). InGaN هي مادة أشباه موصلات ذات فجوة نطاق مباشرة يمكن ضبط طاقة فجوة النطاق الخاصة بها عن طريق تغيير نسبة الإنديوم إلى الجاليوم. بالنسبة لمصابيح LED الزرقاء، يتم استخدام تركيبة محددة تؤدي إلى فجوة نطاق تتوافق مع انبعاث الفوتون في نطاق الطول الموجي الأزرق (حوالي 465-475 نانومتر).

عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات. يعيدان الاتحاد بإشعاع، ويطلقان الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تعمل عبوة الإيبوكسي الشفافة بالماء كعدسة، تشكل إخراج الضوء وتوفر حماية بيئية لشريحة أشباه الموصلات الدقيقة وروابط الأسلاك.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 ما الفرق بين الطول الموجي القمة والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي القمة (λ_P):الطول الموجي الفردي حيث يكون إخراج القدرة الطيفية في أعلى مستوى. إنه قياس فيزيائي.
الطول الموجي السائد (λ_d):الطول الموجي الفردي الذي يتطابق بشكل أفضل مع اللون الملحوظ للضوء كما هو محدد باستجابة العين البشرية (مخطط لونية CIE). بالنسبة للمصادر أحادية اللون مثل مصابيح LED الزرقاء، غالبًا ما تكون قريبة جدًا، لكن الطول الموجي السائد أكثر صلة بإدراك اللون.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED عند 20mA بشكل مستمر؟

نعم، 20mA هو الحد الأقصى الموصى به لتيار التشغيل الأمامي المستمر. ومع ذلك، لأطول عمر وأعلى كفاءة، فإن تشغيله عند تيار أقل (مثل 5mA كما هو مستخدم للاختبار) غالبًا ما يكون كافيًا لتطبيقات المؤشر ويولد حرارة أقل.

10.3 لماذا يوجد نظام تصنيف؟

تسبب الاختلافات التصنيعية اختلافات طفيفة في V_F, والشدة، والطول الموجي بين مصابيح LED الفردية. يقوم التصنيف بفرزها إلى مجموعات ذات معايير مضبوطة بإحكام. هذا يسمح للمصممين باختيار مجموعات تضمن سطوعًا ولونًا متسقًا عبر جميع الوحدات في منتجهم، وهو أمر بالغ الأهمية لمصفوفات LED المتعددة أو التطبيقات ذات متطلبات اللون الصارمة.

10.4 كيف أفسر زاوية الرؤية؟

زاوية رؤية تبلغ 130 درجة (2θ_1/2) تعني أن الزاوية من المحور المركزي حيث ينخفض السطوع إلى 50% من القيمة على المحور هي 65 درجة. لذلك، فإن العرض الزاوي الكلي للحزمة عند نصف الطاقة هو 130 درجة. يشير هذا إلى نمط ضوء واسع جدًا ومنتشر مناسب للإضاءة ذات المساحة الواسعة أو المؤشرات التي يجب رؤيتها من زوايا عديدة.