ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-108TBKT - الحجم 3.2x2.8x1.9 مم - الجهد 2.8-3.8 فولت - القدرة 80 مللي واط - اللون الأزرق من نوع InGaN - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لصمام ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع جهاز مثبت على السطح (SMD). تم تصميم هذا المكون لعمليات تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) الآلية، مما يجعله مناسبًا للإنتاج بكميات كبيرة. يعالج شكله المصغر احتياجات التطبيقات المقيدة بالمساحة عبر مختلف القطاعات الإلكترونية.

1.1 المميزات

• متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• معبأ في شريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات لمعدات الاختيار والوضع الآلية.
• مخطط خارجي للحزمة قياسي وفقًا لـ EIA لضمان توافق التصميم.
• متوافق مع منطق الإدخال، مناسب للقيادة المباشرة من الدوائر الرقمية القياسية.
• مصمم ليكون متوافقًا مع عمليات الوضع الآلي واللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR).
• مُعد مسبقًا لمستوى الحساسية للرطوبة JEDEC MSL 3.

1.2 التطبيقات

يُقصد باستخدام هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء كمؤشر حالة، أو عنصر إضاءة خلفية، أو مصدر إضاءة للإشارة في مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية. تشمل مجالات التطبيق النموذجية:

• أجهزة الاتصالات (مثل الهواتف اللاسلكية، الهواتف المحمولة).
• معدات أتمتة المكاتب (مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة، أنظمة الشبكات).
• الأجهزة المنزلية الاستهلاكية.
• معدات التحكم والمراقبة الصناعية.
• لوحات الإعلانات الداخلية وإضاءة الألواح الأمامية.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

تشرح الأقسام التالية المعلمات الكهربائية والبصرية والبيئية الحرجة التي تحدد أداء المكون وحدود تشغيله.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود. يتم تحديد جميع القيم عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد القدرة (Pd):80 مللي واط. هذه هي أقصى قدرة ضائعة مسموح بها داخل الجهاز، وتكون بشكل أساسي على شكل حرارة من التيار الأمامي.
• تيار الذروة الأمامي (I_F(PEAK)):100 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي لحظي، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية).
• التيار الأمامي المستمر (I_F):20 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار الأمامي المستمر للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي صُمم الجهاز للعمل ضمنه.
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40°C إلى +100°C. نطاق درجة الحرارة للتخزين في حالة عدم التشغيل.

2.2 الخصائص الكهروبصرية

يتم قياس هذه الخصائص تحت ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C، I_F=20mA) وتمثل الأداء النموذجي.

• شدة الإضاءة (I_V):112.0 - 280.0 مللي كانديلا (mcd). السطوع الملحوظ للصمام الثنائي الباعث للضوء كما يقيسه مستشعر مُرشح لاستجابة العين الضوئية CIE. يتم إدارة النطاق الواسع من خلال نظام التصنيف (Binning).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):110° (نموذجي). تُعرّف على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية (على المحور). تشير زاوية 110 درجة إلى نمط انبعاث واسع منتشر مناسب لتطبيقات المؤشرات.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):468 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي تكون فيه قوة الخرج البصرية في أقصى حد لها.
• الطول الموجي السائد (λ_d):465 - 475 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد اللون (الأزرق). يتم اشتقاقه من إحداثيات اللونية CIE.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):25 نانومتر (نموذجي). عرض النطاق الطيفي المقاس عند نصف أقصى شدة (العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى - FWHM).
• الجهد الأمامي (V_F):2.8 - 3.8 فولت. انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي الباعث للضوء عند تشغيله بالتيار الأمامي المحدد (20 مللي أمبير).
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (كحد أقصى) عند V_R=5V. لم يتم تصميم الجهاز للعمل بتحيز عكسي؛ هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء أو \"صناديق\" (Bins). وهذا يسمح للمصممين باختيار مكونات تلبي متطلبات تطبيقية محددة.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (V_F)

الوحدات بالفولت عند I_F= 20mA. التسامح داخل كل صنديق هو ±0.10V.

• الصندوق D7: 2.8V (الحد الأدنى) - 3.0V (الحد الأقصى)
• الصندوق D8: 3.0V - 3.2V
• الصندوق D9: 3.2V - 3.4V
• الصندوق D10: 3.4V - 3.6V
• الصندوق D11: 3.6V - 3.8V

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

الوحدات بالمللي كانديلا (mcd) عند I_F= 20mA. التسامح داخل كل صنديق هو ±11%.

• الصندوق R1: 112 mcd - 140 mcd
• الصندوق R2: 140 mcd - 180 mcd
• الصندوق S1: 180 mcd - 224 mcd
• الصندوق S2: 224 mcd - 280 mcd

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد (λ_d)

الوحدات بالنانومتر (nm) عند I_F= 20mA. التسامح داخل كل صنديق هو ±1nm.

• الصندوق AC: 465.0 nm - 470.0 nm
• الصندوق AD: 470.0 nm - 475.0 nm

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر منحنيات الأداء النموذجية نظرة ثاقبة حول كيفية تغير المعلمات مع ظروف التشغيل. هذه المنحنيات ضرورية لتصميم دائرة قوي.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يظهر منحنى I-V العلاقة الأسية بين التيار والجهد. يتطلب تشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء آلية تحديد للتيار (مثل مقاومة على التوالي أو محرك تيار ثابت) لمنع تجاوز الحد الأقصى للتيار المسموح به، حيث أن الزيادات الطفيفة في الجهد يمكن أن تؤدي إلى زيادات كبيرة في التيار.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يظهر هذا المنحنى عادةً علاقة شبه خطية بين تيار القيادة وخرج الضوء ضمن نطاق التشغيل الموصى به. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة التأثيرات الحرارية.

4.3 التوزيع الطيفي

يتركز منحنى الخرج الطيفي حول طول الموجة الذروي البالغ 468 نانومتر مع نصف عرض نموذجي يبلغ 25 نانومتر، مما يحدد نقاء اللون الأزرق.

4.4 الاعتماد على درجة الحرارة

المعلمات الرئيسية مثل الجهد الأمامي وشدة الإضاءة تعتمد على درجة الحرارة. عادةً ما ينخفض الجهد الأمامي مع زيادة درجة حرارة التقاطع، بينما تنخفض شدة الإضاءة بشكل عام. يجب على المصممين مراعاة إدارة الحرارة، خاصة في تطبيقات الطاقة العالية أو درجة الحرارة المحيطة العالية.

5. المعلومات الميكانيكية ومعلومات الحزمة

5.1 أبعاد الحزمة

يتميز المكون بحزمة SMD قياسية. تشمل الأبعاد الحرجة حجم جسم يبلغ طوله حوالي 3.2 مم، وعرض 2.8 مم، وارتفاع 1.9 مم. جميع تسامحات الأبعاد هي ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. لون العدسة شفاف مائي، ولون مصدر الضوء أزرق من نوع InGaN.

5.2 تخطيط وسادة التثبيت الموصى بها على PCB

يتم توفير مخطط نمط اللحام (Land Pattern) لتصميم البصمة على لوحة الدوائر المطبوعة. تم تحسين هذا النمط لتكوين وصلة لحام موثوقة أثناء لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو بالطور البخاري، مما يضمن التثبيت الميكانيكي السليم وتبديد الحرارة.

5.3 تحديد القطبية

يُشار إلى الكاثود عادةً بواسطة علامة مرئية على الحزمة، مثل شق، أو نقطة خضراء، أو زاوية مقطوعة. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لضمان التشغيل السليم.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

يتم توفير ملف درجة حرارة مقترح متوافق مع J-STD-020B لعمليات اللحام الخالية من الرصاص (Pb-free). تشمل المعلمات الرئيسية:

• درجة حرارة التسخين المسبق:150-200°C
• زمن التسخين المسبق:120 ثانية كحد أقصى.
• درجة حرارة الذروة:260°C كحد أقصى.
• الزمن فوق نقطة السيولة:وفقًا لمنحنى الملف المقدم.
• إجمالي زمن اللحام:10 ثوانٍ كحد أقصى عند درجة حرارة الذروة (يُسمح بدورتي إعادة تدفق كحد أقصى).

ملاحظة:يعتمد الملف الأمثل على تصميم لوحة الدوائر المطبوعة المحدد، ومعجون اللحام، والفرن. يعمل الملف المقدم كهدف عام يعتمد على معايير JEDEC.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فاستخدم مكواة لحام بدرجة حرارة لا تتجاوز 300 درجة مئوية. يجب أن يقتصر زمن التلامس على 3 ثوانٍ كحد أقصى، ويجب تنفيذ ذلك مرة واحدة فقط.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فاستخدم المذيبات المحددة فقط. يُسمح بغمر الصمام الثنائي الباعث للضوء في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المنظفات الكيميائية غير المحددة في إتلاف مادة الحزمة.

6.4 التخزين والتعامل

• الحزمة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية (RH). العمر الافتراضي هو سنة واحدة عند التخزين في الكيس المضاد للرطوبة الأصلي مع مجفف.
• الحزمة المفتوحة:للمكونات التي تم إزالتها من كيسها المضاد للرطوبة، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30 درجة مئوية و 60% رطوبة نسبية. يُوصى بإكمال لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام) من التعرض.
• التعرض الممتد:يجب خبز مصابيح LED المعرضة لأكثر من 168 ساعة عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل تجميع اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع \"انفجار\" الحزمة (Popcorning) أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات في شريط ناقل بارز بشريط غطاء.

• عرض الشريط الناقل: 8mm.
• قطر البكرة:7 بوصات (178 مم).
• الكمية لكل بكرة:4000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA-481.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

يجب تشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء بجهاز تحديد تيار. أبسط طريقة هي استخدام مقاومة على التوالي. يمكن حساب قيمة المقاومة (R_s) باستخدام قانون أوم: R_s= (V_supply- V_F) / I_F. استخدم أقصى قيمة V_Fمن ورقة البيانات (مثل 3.8V) لضمان تيار كافٍ تحت جميع الظروف. على سبيل المثال، مع مصدر جهد 5V وتيار مستهدف I_Fبقيمة 20mA: R_s= (5V - 3.8V) / 0.020A = 60Ω. ستكون مقاومة قياسية بقيمة 62Ω أو 68Ω مناسبة. للدقة أو الاستقرار، يُوصى باستخدام محرك تيار ثابت.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (80 مللي واط)، إلا أن التصميم الحراري الفعال على لوحة الدوائر المطبوعة لا يزال مهمًا لطول العمر والأداء المستقر، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية أو المساحات المغلقة. تأكد من أن تصميم وسادة PCB يوفر تخفيفًا حراريًا كافيًا وفكر في التخطيط العام للوحة لتبديد الحرارة.

8.3 التصميم البصري

تجعل زاوية الرؤية الواسعة البالغة 110 درجة هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة. للضوء المركز أو الموجه، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات، أدلة ضوئية). العدسة الشفافة المائية هي الأمثل لانبعاث اللون الحقيقي.

9. المقارنة التقنية والتمييز

ينتمي هذا المكون إلى عائلة مصابيح LED SMD القياسية. تشمل عوامل التمييز الرئيسية له المزيج المحدد لشريحة InGaN الزرقاء، وزاوية الرؤية الواسعة، وهيكل التصنيف (Binning) الخاص بـ V_F, I_V, و λ_d. مقارنة بالبدائل غير المصنفة أو المصنفة على نطاق واسع، فإنه يوفر للمصممين تحكمًا أكبر في اتساق اللون ومطابقة السطوع في مصفوفات LED المتعددة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات مثل الإضاءة الخلفية أو مؤشرات الحالة حيث يكون المظهر الموحد مطلوبًا.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

طول موجة الذروة (λ_p)هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يصدر الصمام الثنائي الباعث للضوء أكبر قدر من الطاقة البصرية.الطول الموجي السائد (λ_d)هي قيمة محسوبة تعتمد على إدراك اللون البشري (إحداثيات CIE) وتمثل بشكل أفضل اللون الذي نراه. بالنسبة لمصابيح LED أحادية اللون مثل هذا الأزرق، غالبًا ما تكون قريبة، لكن λ_dهي المعلمة ذات الصلة لمطابقة الألوان.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء بمصدر جهد 3.3 فولت بدون مقاومة؟

No.هذا غير موصى به ومن المحتمل أن يتلف الصمام الثنائي الباعث للضوء. يتراوح الجهد الأمامي من 2.8 فولت إلى 3.8 فولت. عند 3.3 فولت، سيتعرض الصمام الثنائي الباعث للضوء ذو V_Fفي الطرف الأدنى من النطاق (مثل 2.9 فولت) لزيادة تيار غير منضبط ومدمرة محتملة. استخدم دائمًا آلية تحديد تيار.

10.3 لماذا هناك عمر أرضي 168 ساعة بعد فتح كيس الحاجز الرطوبي؟

يمكن لحزم SMD امتصاص الرطوبة من الغلاف الجوي. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحبوسة أن تتبخر بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا قد يتسبب في تشقق الحزمة (\"انفجار\" أو \"تقشير\"). حد 168 ساعة هو زمن التعرض الآمن لمستوى الحساسية للرطوبة المحدد (MSL 3) قبل الحاجة إلى الخبز.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات حالة متعددة لموجه شبكة.تتطلب اللوحة 10 مصابيح LED زرقاء متطابقة لإظهار نشاط الارتباط وحالة الطاقة. لضمان ظهور جميع مصابيح LED بنفس السطوع وظل اللون الأزرق، يجب على المصمم تحديد رموز تصنيف (Bin) ضيقة عند الطلب. على سبيل المثال، تحديد الصندوق S1 للشدة (180-224 mcd) والصندوق AC للطول الموجي (465-470 nm) سيضمن الاتساق البصري عبر اللوحة. ستستخدم دائرة القيادة خط طاقة مشترك 5 فولت مع مقاومات فردية 68 أوم على التوالي لكل صمام ثنائي باعث للضوء، محسوبة على أساس أقصى V_Fلضمان تيار كافٍ حتى لمصابيح LED في صناديق الجهد الأعلى.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة. تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد اللون المحدد (الطول الموجي) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمواد أشباه الموصلات المستخدمة في المنطقة النشطة. يستخدم هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء المحدد نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) كمادة نشطة، وهي قادرة على إنتاج ضوء عالي الكفاءة في الطيف الأزرق.

13. الاتجاهات التكنولوجية

يستمر تطوير مصابيح LED SMD في التركيز على عدة مجالات رئيسية: زيادة الفعالية الضوئية (مزيد من إخراج الضوء لكل واط كهربائي)، وتحسين تجسيد الألوان والاتساق، ومزيد من التصغير للحزم، وتعزيز الموثوقية تحت ظروف تشغيل أعلى لدرجة الحرارة والتيار. كان استخدام مواد أشباه الموصلات المتقدمة مثل InGaN محوريًا في تحقيق مصابيح LED زرقاء وخضراء عالية السطوع، وهي أيضًا أساسية لإنتاج الضوء الأبيض عبر تحويل الفوسفور. يؤدي الاتجاه نحو الأتمتة وإنترنت الأشياء (IoT) إلى زيادة الطلب على حلول مؤشرات موثوقة وصغيرة الحجم وموفرة للطاقة مثل هذا المكون.