ورقة بيانات LED SMD LTST-C190KSKT - ارتفاع 0.80 مم - جهد أمامي 1.8-2.4 فولت - شدة إضاءة 45-180 ميكروكانديلا - لون أصفر - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED صغير الحجم، مصمم للتركيب السطحي، ومخصص للتجميع الآلي على لوحات الدوائر المطبوعة والتطبيقات ذات المساحات المحدودة. يستخدم الجهاز شريحة أشباه موصلات AlInGaP فائقة السطوع لإنتاج الضوء الأصفر، مغلفة داخل عبوة عدسة شفافة تمامًا. أهداف التصميم الأساسية هي كفاءة إضاءة عالية، والتوافق مع عمليات التصنيع الحديثة، والموثوقية في مجموعة واسعة من بيئات التشغيل.

1.1 الميزات

• متوافق مع توجيهات RoHS البيئية.
• ارتفاع منخفض للغاية يبلغ 0.80 ملليمتر فقط.
• إخراج سطوع عالي مُمكّن بتقنية شريحة AlInGaP.
• مُعبأ على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات للتجميع الآلي (Pick-and-Place).
• مخطط عبوة قياسي وفقًا لمعايير EIA لضمان توافق التصميم.
• متطلبات تشغيل متوافقة مع مستويات الجهد المنطقية (Logic-Level).
• مصمم للتوافق مع معدات التركيب الآلي.
• مناسب لعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR Reflow).

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا LED مناسب لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية التي تتطلب حجمًا مضغوطًا، وضوءًا ساطعًا، وأداءً موثوقًا. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية:

• أجهزة الاتصالات (مثل الهواتف المحمولة، الهواتف اللاسلكية).
• معدات أتمتة المكاتب (مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة، أنظمة الشبكات).
• الأجهزة المنزلية والإلكترونيات الاستهلاكية.
• لوحات التحكم الصناعي وأجهزة القياس.
• إضاءة خلفية لوحات المفاتيح والأزرار.
• مؤشرات الحالة والطاقة.
• شاشات العرض المصغرة وإضاءة الرموز.
• مصابيح الإشارات والرموز الضوئية.

2. المعلمات التقنية: تحليل متعمق

يقدم القسم التالي تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية للجهاز. جميع البيانات محددة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود ويجب تجنبه لضمان أداء طويل الأمد موثوق.

• تبديد الطاقة (Pd):75 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة.
• تيار أمامي ذروي (I_FP):80 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• تيار أمامي مستمر (I_F):30 مللي أمبير تيار مستمر. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل المستمر.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. يمكن أن يتسبب تجاوز هذا الجهد في حالة الانحياز العكسي في انهيار الوصلة.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -30°C إلى +85°C. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40°C إلى +85°C.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:يتحمل درجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة 10 ثوانٍ، وهو المعيار لعمليات إعادة تدفق اللحام الخالي من الرصاص.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية تحت ظروف الاختبار القياسية.

• شدة الإضاءة (I_V):من 45.0 إلى 180.0 ملي كانديلا (mcd) عند I_F= 20mA. تم القياس باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة منحنى استجابة العين الضوئي القياسي CIE. يتم إدارة النطاق الواسع من خلال نظام التصنيف (Binning).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها على المحور (0°)، مما يشير إلى نمط انبعاث واسع جدًا مناسب للإضاءة المساحية.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):588.0 نانومتر (اسمي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج الطاقة الطيفية في أعلى مستوياته.
• الطول الموجي السائد (λ_d):من 584.5 إلى 597.0 نانومتر عند I_F= 20mA. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية لتحديد اللون (الأصفر). يتم اشتقاقه من إحداثيات اللونية CIE.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):حوالي 15 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ فالعرض الأضيق يعني لونًا أكثر تشبعًا ونقاءً.
• الجهد الأمامي (V_F):من 1.8 إلى 2.4 فولت عند I_F= 20mA. انخفاض الجهد عبر LED عند مرور التيار.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند V_R= 5V. تيار تسرب صغير عندما يكون الجهاز في حالة انحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان أداء متسق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على المعلمات الرئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار القطع التي تلبي متطلبات محددة للسطوع واللون والجهد.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (V_F)

للون الأصفر، تم الاختبار عند 20mA.

• المجموعة F2: V_F= من 1.80V إلى 2.10V.
• المجموعة F3: V_F= من 2.10V إلى 2.40V.
• التسامح لكل مجموعة: ±0.1 فولت.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

للون الأصفر، تم الاختبار عند 20mA.

• المجموعة P:من 45.0 إلى 71.0 mcd.
• المجموعة Q:من 71.0 إلى 112.0 mcd.
• المجموعة R:من 112.0 إلى 180.0 mcd.
• التسامح لكل مجموعة: ±15%.

3.3 تصنيف درجة اللون (الطول الموجي السائد)

للون الأصفر، تم الاختبار عند 20mA.

• المجموعة H: λ_d= من 584.5 إلى 587.0 نانومتر.
• المجموعة J: λ_d= من 587.0 إلى 589.5 نانومتر.
• المجموعة K: λ_d= من 589.5 إلى 592.0 نانومتر.
• المجموعة L: λ_d= من 592.0 إلى 594.5 نانومتر.
• المجموعة M: λ_d= من 594.5 إلى 597.0 نانومتر.
• التسامح لكل مجموعة: ±1 نانومتر.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات، فإن آثارها حاسمة للتصميم.

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

خاصية I-V أسية. يجب مراعاة النطاق النموذجي لـ V_Fالبالغ 1.8-2.4V عند 20mA عند تصميم دائرة تحديد التيار. يُوصى بشدة باستخدام مصدر تيار ثابت بدلاً من مقاوم متسلسل بسيط لإخراج ضوء مستقر، خاصة مع تغيرات درجة الحرارة.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يكون ناتج الضوء عمومًا متناسبًا مع التيار الأمامي ضمن الحدود المقننة. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند تيارات عالية جدًا بسبب زيادة الحرارة. يُنصح بالتشغيل عند أو أقل من حالة الاختبار النموذجية البالغة 20mA للحصول على أفضل كفاءة وعمر أطول.

4.3 التوزيع الطيفي

ينتشر منحنى الناتج الطيفي حول 588 نانومتر (أصفر) بعرض نصف نموذجي يبلغ 15 نانومتر. يضمن عرض النطاق الترددي الضيق نسبيًا تشبع لوني جيد. الطول الموجي السائد (λ_d) هو المعلمة المستخدمة في تصنيف اللون، حيث يرتبط مباشرة بإدراك اللون البشري.

4.4 الاعتماد على درجة الحرارة

أداء LED حساس لدرجة الحرارة. عادةً، يكون لمعامل درجة حرارة الجهد الأمامي (V_F) معامل درجة حرارة سالب (ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة)، بينما تنخفض شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. الإدارة الحرارية المناسبة على لوحة الدوائر المطبوعة ضرورية للحفاظ على سطوع ولون ثابتين طوال عمر التشغيل.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتميز الجهاز ببصمة قياسية في الصناعة لشريحة LED. تشمل الأبعاد الرئيسية ارتفاع الجسم البالغ 0.80 مم (الحد الأقصى)، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات فائقة النحافة. جميع التسامحات الأبعاد هي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تم تصميم مادة العبوة لتحمل الإجهاد الحراري لللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء.

5.2 نمط اللحام الموصى به على PCB

تم توفير تخطيط مقترح لوسادات اللحام لضمان لحام موثوق ومحاذاة صحيحة. يستوعب التصميم تشكيل حشوة لحام جيدة مع منع الجسور اللحامية بين أطراف الأنود والكاثود. الالتزام بهذه التوصية أمر بالغ الأهمية لتحقيق عائد مرتفع في التجميع الآلي.

5.3 تحديد القطبية

يتم عادةً تمييز طرف الكاثود، غالبًا بشق، أو علامة خضراء، أو حجم/شكل وسادة مختلف على الشريط والتعبئة على البكرة. اتجاه القطبية الصحيح أثناء التركيب إلزامي لعمل الجهاز.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (خالي من الرصاص)

الجهاز مؤهل لعمليات اللحام الخالية من الرصاص. تم توفير ملف إعادة تدفق موصى به، متوافق مع معايير JEDEC.

• التسخين المسبق:من 150°C إلى 200°C.
• زمن التسخين المسبق:120 ثانية كحد أقصى.
• درجة الحرارة الذروية:260°C كحد أقصى.
• الوقت فوق نقطة السيولة (عند الذروة):10 ثوانٍ كحد أقصى. يمكن للجهاز تحمل حد أقصى دورتين إعادة تدفق تحت هذه الظروف.

ملاحظة:يعتمد الملف الأمثل على تصميم PCB المحدد، معجون اللحام، والفرن. يعمل الملف المقدم كهدف عام، ويوصى بتوصيف العملية.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد.

• درجة حرارة المكواة:300°C كحد أقصى.
• زمن اللحام:3 ثوانٍ كحد أقصى لكل طرف.
• يجب أن يقتصر اللحام اليدوي على الإصلاح لمرة واحدة فقط، وليس للإنتاج الضخم.

6.3 التخزين والتعامل

• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. استخدم أسوار المعصم، ومحطات العمل المؤرضة، والتعبئة المضادة للكهرباء الساكنة.
• مستوى حساسية الرطوبة (MSL):تم تصنيف الجهاز بـ MSL 3. بمجرد فتح الكيس الأصلي المضاد للرطوبة، يجب إعادة تدفق المكونات بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد (168 ساعة) من ظروف أرضية المصنع (≤ 30°C / 60% رطوبة نسبية).
• التخزين الممتد (الكيس المفتوح):للتخزين لأكثر من أسبوع، يجب تخزين المكونات في حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في بيئة نيتروجين. إذا تم التخزين بعد عمر الأرضية، يلزم تجفيف عند 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام.

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، استخدم فقط المذيبات المعتمدة. تشمل العوامل الموصى بها الإيثانول أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة. يجب أن يكون وقت الغمر أقل من دقيقة واحدة. تجنب منظفات كيميائية غير محددة قد تتلف عدسة الإيبوكسي أو العبوة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات على شريط حامل بارز للتجميع الآلي.

• عرض الشريط:8 مم.
• قطر البكرة:7 بوصات (178 مم).
• الكمية لكل بكرة:4000 قطعة (بكرة كاملة قياسية).
• الحد الأدنى لكمية التعبئة:500 قطعة للبكرات المتبقية.
• شريط الغطاء:يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط غطاء علوي.
• المكونات المفقودة:يُسمح بحد أقصى مصباحين مفقودين متتاليين وفقًا للمواصفات.
• المعيار:تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA-481.

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تحديد التيار

استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار، أو يُفضل، محرك تيار ثابت على التوالي مع LED. يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F. استخدم الحد الأقصى لـ V_Fمن ورقة البيانات (2.4V) لضمان ألا يتجاوز التيار المستوى المطلوب حتى مع انخفاض V_F part.

8.2 الإدارة الحرارية

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (75 ملي واط كحد أقصى)، إلا أن الحرارة يمكن أن تؤثر على الأداء والعمر الافتراضي. تأكد من أن لوحة الدوائر المطبوعة لديها مساحة نحاسية كافية متصلة بوسادات التبريد الحرارية لـ LED (إن وجدت) أو مستوى أرضي قريب ليعمل كمشتت حراري. تجنب وضع LED بالقرب من مكونات أخرى تولد الحرارة.

8.3 التصميم البصري

توفر زاوية الرؤية البالغة 130 درجة إضاءة منتشرة واسعة جدًا. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب حزمة ضوئية أكثر تركيزًا، ستكون البصريات الثانوية (مثل العدسات، أنابيب الضوء) ضرورية. العدسة الشفافة تمامًا مثالية للحفاظ على نقاء اللون وأقصى إخراج ضوئي.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يقدم هذا الجهاز عدة مزايا رئيسية في فئته:

• الارتفاع:عند 0.80 مم، فهو من بين أرق شرائح LED، مما يتيح التصميم في أجهزة حديثة ونحيفة.
• السطوع:يوفر استخدام تقنية AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى مقارنة بمصابيح LED التقليدية من GaAsP أو GaP، مما يؤدي إلى إخراج mcd أعلى عند نفس التيار.
• اللون:ينتج AlInGaP لونًا أصفر أكثر تشبعًا واستقرارًا مع أداء أفضل على مدى درجات الحرارة مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم.
• توافق العملية:التوافق الكامل مع التجميع الآلي SMT عالي الحجم واللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الخالي من الرصاص يقلل من تعقيد التصنيع والتكلفة.

10. الأسئلة المتكررة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي الذروي (λ_P) هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يصدر LED أكبر قدر من الطاقة الضوئية. الطول الموجي السائد (λ_d) هو قيمة محسوبة بناءً على مخطط الألوان CIE تمثل الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية للون. بالنسبة للتصميم، فإن λ_dأكثر صلة بمطابقة الألوان.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 30mA بشكل مستمر؟

نعم، 30mA هو الحد الأقصى المقنن للتيار الأمامي المستمر DC. ومع ذلك، للحصول على أفضل عمر افتراضي ومراعاة الارتفاع الحراري المحتمل في التطبيق، فإن تشغيله عند أو أقل من حالة الاختبار البالغة 20mA هو ممارسة شاملة ومحافظة.

10.3 لماذا يعتبر التصنيف (Binning) مهمًا؟

يضمن التصنيف اتساق اللون والسطوع داخل دفعة إنتاج وعبر دفعات متعددة. بالنسبة للتطبيقات التي يكون فيها المظهر الموحد أمرًا بالغ الأهمية (مثل الإضاءة الخلفية لمجموعة من مصابيح LED)، فإن تحديد مجموعات ضيقة لـ V_F, I_V, و λ_dأمر ضروري.

10.4 كيف أفسر تصنيف MSL 3؟

MSL 3 يعني أن العبوة يمكنها امتصاص كمية ضارة من الرطوبة من الهواء المحيط. بمجرد فتح الكيس المحكم، لديك 168 ساعة (أسبوع واحد) في ظروف ≤ 30°C / 60% رطوبة نسبية لإكمال عملية إعادة تدفق اللحام. إذا تم تجاوز هذا الوقت، يجب تجفيف الأجزاء لإزالة الرطوبة قبل اللحام لمنع \"انفشار\" أو تشقق العبوة أثناء إعادة التدفق.

11. مثال حالة استخدام في التصميم

السيناريو: مؤشر حالة على جهاز طبي محمول

يحتاج المصمم إلى LED أصفر للحالة منخفض الطاقة وموثوق للغاية لجهاز مراقبة محمول يعمل بالبطارية. المساحة محدودة للغاية، ويجب أن يمر الجهاز بمعايير الموثوقية الطبية.

• اختيار القطعة:تم اختيار LTST-C190KSKT لارتفاعه البالغ 0.80 مم، وامتثاله لـ RoHS، وموثوقيته المثبتة.
• تصميم الدائرة:يتم تشغيل LED بواسطة دبوس GPIO لوحدة تحكم دقيقة من خلال مقاوم متسلسل 100Ω (بافتراض مصدر طاقة 3.3V: (3.3V - 2.1V_typ) / 0.020A ≈ 60Ω، باستخدام 100Ω هامش أمان). يتم تحديد التيار إلى ~12-15mA، وهو أقل بكثير من الحد الأقصى 30mA، للحفاظ على عمر البطارية وضمان عمر افتراضي طويل للغاية.
• تخطيط PCB:تم استخدام نمط اللحام الموصى به. تمت إضافة وصلة تخفيف حراري صغيرة إلى مستوى أرضي للمساعدة في تبديد الحرارة دون جعل اللحام صعبًا.
• التوريد:يحدد المصمم المجموعات Q أو R لشدة الإضاءة لضمان وضوح رؤية المؤشر، والمجموعات J أو K للطول الموجي السائد للحصول على درجة لون أصفر قياسية متسقة عبر جميع وحدات الإنتاج.
• التجميع:يتم الاحتفاظ بمصابيح LED في كيسها المحكم حتى يصبح خط الإنتاج جاهزًا. يستخدم تجميع PCB ملف إعادة تدفق خاضع للرقابة ومتوافق مع JEDEC لضمان موثوقية وصلة اللحام دون الإضرار بـ LED.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد هذا LED على تكنولوجيا أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP). عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأصفر (~588 نانومتر). تشتهر AlInGaP بكفاءتها الكمية الداخلية العالية، مما يؤدي إلى سطوع واستقرار لوني متفوق مقارنة بأنظمة المواد الأقدم مثل فوسفيد زرنيخيد الجاليوم (GaAsP). ثم يتم تغليف الشريحة في عبوة من راتنج الإيبوكسي تشكل إخراج الضوء وتوفر الحماية الميكانيكية والبيئية.

13. اتجاهات الصناعة

يستمر سوق LED للتركيب السطحي في التطور مع عدة اتجاهات واضحة:

• التصغير:يتم دفع الطلب على عبوات أرق وأصغر (مثل شريحة الارتفاع 0.80 مم هذه) من خلال الإلكترونيات الاستهلاكية التي تسعى لتصاميم أكثر أناقة.
• زيادة الكفاءة:تهدف تحسينات علوم المواد المستمرة إلى استخراج المزيد من اللومن لكل واط (الفعالية)، مما يقلل من استهلاك الطاقة لنفس إخراج الضوء.
• موثوقية واستقرار أعلى:تركز التطورات في مواد التغليف وتصميم الشرائح على الحفاظ على نقطة اللون والتدفق الضوئي على مدى فترات عمر أطول وتحت ظروف بيئية قاسية.
• توسيع نطاق الألوان:بينما يكون هذا الجزء أحادي اللون أصفر، فإن الصناعة تتقدم أيضًا في حلول الفوسفور المحولة والمتعددة الشرائح لتحقيق نقاط بيضاء دقيقة وألوان مشبعة لإضاءة خلفية الشاشات والإضاءة العامة.
• التكامل:هناك اتجاه متزايد نحو دمج إلكترونيات القيادة، ومكونات الحماية، وشرائح LED متعددة في \"وحدات LED\" واحدة وأكثر ذكاءً لتبسيط تصميم المنتج النهائي.