ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-M670KRKT - ضوء أحمر من مادة AlInGaP - عدسة شفافة - زاوية رؤية 120 درجة - أقصى تيار 30 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لـ LED سطحي التركيب عالي السطوع، مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة. يستخدم الجهاز مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) لإنتاج إخراج ضوئي أحمر نابض بالحياة. مُغلف في عبوة بعدسة شفافة، تم تصميم هذا الـ LED ليكون متوافقًا مع عمليات التجميع الآلي وتقنيات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية، مما يجعله مناسبًا للتصنيع بكميات كبيرة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا المكون امتثاله للوائح البيئية (RoHS)، وأداءً ثابتًا عبر نطاق واسع من درجات حرارة التشغيل، وتغليفًا يسهل التعامل الفعال والتركيب. تشمل أسواقه المستهدفة الرئيسية الإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية، وإضاءة المقصورة الداخلية للسيارات، وتطبيقات المؤشرات العامة حيث تكون هناك حاجة إلى إضاءة حمراء ساطعة وموثوقة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم تحديد الجهاز للعمل تحت الظروف القصوى المطلقة التالية، والتي إذا تجاوزها قد يحدث تلف دائم. جميع القيم محددة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة:72 ملي واط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن لـ LED تبديدها كحرارة دون تجاوز حدوده الحرارية.
• تيار الذروة الأمامي:80 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. تجاوز هذا في التشغيل بالتيار المستمر سيتلف الجهاز.
• التيار الأمامي المستمر (المتواصل):30 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل المستمر والمستقر لضمان الموثوقية طويلة الأمد والحفاظ على الأداء البصري المحدد.
• الجهد العكسي:5 فولت. تطبيق جهد انحياز عكسي يتجاوز هذه القيمة يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن معاييره المحددة عبر نطاق درجة الحرارة الصناعية الكامل هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يوضح الجدول التالي معايير الأداء الرئيسية تحت ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C، ما لم يُذكر خلاف ذلك). هذه هي القيم التي يجب على المصممين استخدامها لحسابات الدائرة وتوقعات الأداء.

• شدة الإضاءة (I_V):يتراوح من حد أدنى 90 ملي كانديلا إلى نموذجي 280 ملي كانديلا عند تيار أمامي (I_F) بقيمة 20 مللي أمبير. يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة استجابة العين البشرية الضوئية (منحنى CIE).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة. هذه الزاوية الواسعة للرؤية، المُعرَّفة على أنها الزاوية التي تنخفض فيها الشدة إلى نصف قيمتها على المحور، تجعل الـ LED مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):639 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه الناتج الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d):631 نانومتر (نموذجي). مُشتق من مخطط لونية CIE، يمثل هذا الطول الموجي الفردي بشكل أفضل اللون المُدرك لـ LED بواسطة العين البشرية.
• عرض النصف الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي). هذا يشير إلى نقاء الطيف؛ القيمة الأصغر تعني مصدر ضوء أكثر أحادية اللون.
• الجهد الأمامي (V_F):2.4 فولت نموذجي، مع نطاق من 2.0 فولت إلى 2.4 فولت عند I_F=20 مللي أمبير. التسامح على هذه القيمة هو +/- 0.1 فولت. هذه المعلمة حاسمة لحساب قيمة المقاوم المحدد للتيار المتسلسل.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند تطبيق جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في السطوع عبر دفعات الإنتاج، يتم فرز شدة الإضاءة لهذه الـ LEDs إلى "صناديق" (Bins) محددة. يحدد كل صندوق نطاقًا مضمونًا للشدة الدنيا والقصوى عند القياس بتيار الاختبار القياسي 20 مللي أمبير.

رموز الصناديق لهذا المنتج هي: Q2 (90.0-112.0 ملي كانديلا)، R1 (112.0-140.0 ملي كانديلا)، R2 (140.0-180.0 ملي كانديلا)، S1 (180.0-224.0 ملي كانديلا)، و S2 (224.0-280.0 ملي كانديلا). يتم تطبيق تسامح +/-11% على كل صندوق شدة. يجب أن يكون المصممون الذين يحددون هذا الـ LED على علم بأي صندوق يستخدمونه، حيث يؤثر ذلك مباشرة على السطوع المتحقق في التطبيق النهائي. للتطبيقات الحرجة التي تتطلب مظهرًا موحدًا، يجب استخدام LEDs من نفس رمز الصندوق.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في الوثيقة المصدر، فإن آثارها حاسمة للتصميم. تشمل العلاقات الرئيسية التي ستظهر في مثل هذه المنحنيات:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة الأسية بين الجهد الأمامي والتيار. سيكون للمنحنى "جهد ركبة" مميز (حوالي 2.0-2.4 فولت) فوقه يزداد التيار بسرعة مع زيادة طفيفة في الجهد. يسلط هذا الضوء على سبب ضرورة تشغيل الـ LEDs بمصدر تيار أو مصدر جهد مع مقاوم متسلسل.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يظهر عادةً علاقة شبه خطية بين تيار التشغيل وإخراج الضوء ضمن نطاق التشغيل الموصى به. تشغيل الـ LED فوق أقصى تيار مستمر له قد يؤدي إلى زيادة فائقة الخطية في الحرارة وانخفاض الكفاءة.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:بالنسبة لـ LEDs من نوع AlInGaP، ينخفض إخراج الضوء عمومًا مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. فهم هذا التخفيض (Derating) ضروري للتطبيقات التي تعمل في درجات حرارة عالية لضمان الحفاظ على سطوع كافٍ.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر ذروة عند حوالي 639 نانومتر بعرض مميز (نصف عرض) يبلغ حوالي 20 نانومتر.

5. معلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد الجهاز

يتوافق الـ LED مع مخطط عبوة سطحي التركيب القياسي EIA. يتم توفير جميع الأبعاد الحرجة لتصميم بصمة اللوحة المطبوعة (PCB) - بما في ذلك طول الجسم، والعرض، والارتفاع، وتباعد الأطراف - في الوثيقة المصدر مع تسامح قياسي ±0.2 مم. تتميز العبوة بمادة عدسة شفافة.

5.2 تصميم نمط اللحام على اللوحة المطبوعة (PCB Land Pattern)

يتم توفير تخطيط موصى به لوسادات التثبيت على اللوحة المطبوعة (PCB) لضمان لحام موثوق ومحاذاة ميكانيكية صحيحة. تم تحسين نمط اللحام هذا لكل من عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري. الالتزام بهذه البصمة الموصى بها أمر بالغ الأهمية لتحقيق تكوين جيد لمفصل اللحام، وإدارة الحرارة، ومنع ظاهرة "الشمعدان" (Tombstoning) أثناء إعادة التدفق.

5.3 تحديد القطبية

يتم تحديد الكاثود (الطرف السالب) عادةً بواسطة علامة مرئية على عبوة الـ LED، مثل شق، أو نقطة خضراء، أو زاوية مقطوعة على العدسة أو الجسم. الأنود (الطرف الموجب) هو الطرف الآخر. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع، حيث أن تطبيق انحياز عكسي يمكن أن يتلف الجهاز.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات اللحام بإعادة التدفق

المكون متوافق مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الخالية من الرصاص. يتم توفير ملف تعريف مقترح، متوافق مع المعيار JEDEC J-STD-020B. تشمل المعلمات الرئيسية:

• درجة حرارة التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية
• وقت التسخين المسبق:120 ثانية كحد أقصى.
• درجة حرارة الجسم الذروية:260 درجة مئوية كحد أقصى.
• الوقت فوق نقطة السيولة:يوصى باتباع مواصفات مصنع معجون اللحام، عادةً 60-90 ثانية.

يتم التأكيد على أن الملف الأمثل يعتمد على تصميم اللوحة المطبوعة المحدد، ومعجون اللحام، والفرن المستخدم. يوصى بإجراء توصيف للتطبيق المحدد.

6.2 ملاحظات اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد:

• درجة حرارة مكواة اللحام:300 درجة مئوية كحد أقصى.
• وقت اللحام لكل طرف:3 ثوانٍ كحد أقصى.
• عدد المرات:يجب محاولة اللحام مرة واحدة فقط لكل وصلة لتجنب الإجهاد الحراري على العبوة البلاستيكية.

6.3 ظروف التخزين والتعامل

حساسية الرطوبة عامل حاسم للأجهزة السطحية التركيب. يتم تعبئة هذا الـ LED في كيس حاجز للرطوبة مع مجفف.

• تخزين العبوة المغلقة:≤ 30 درجة مئوية و ≤ 70% رطوبة نسبية (RH). العمر الافتراضي هو سنة واحدة من تاريخ الترميز.
• بعد فتح العبوة:"عمر الأرضية" (Floor Life) هو 168 ساعة (7 أيام) عند التخزين في ≤ 30 درجة مئوية و ≤ 60% رطوبة نسبية. إذا تم التعرض لفترة أطول، يجب تجفيف الـ LEDs عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" (Popcorning) أثناء إعادة التدفق.
• التخزين المفتوح طويل الأمد:يجب أن يكون في وعاء محكم الإغلاق مع مجفف أو في مجفف مُطهر بالنيتروجين.

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. غمر الـ LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة مقبول. قد تتلف المنظفات الكيميائية غير المحددة العبوة البلاستيكية أو العدسة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد الـ LEDs على شريط حامل بارز لآلات الالتقاط والتركيب الآلي.

• عرض الشريط:8 مم.
• قطر البكرة:7 بوصات (178 مم).
• الكمية لكل بكرة:2000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• معيار التعبئة:متوافق مع مواصفات EIA-481-1-B. يحتوي الشريط على غطاء ختم، ويُسمح بحد أقصى جيبين متتاليين فارغين للمكونات.

8. توصيات تصميم التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

الـ LEDs هي أجهزة تعمل بالتيار. طريقة التشغيل الأكثر موثوقية والموصى بها هي استخدام مقاوم محدد للتيار متسلسل لكل LED، حتى عند توصيل عدة LEDs على التوازي بمصدر جهد (نموذج الدائرة أ). هذا يعوض عن التباين الطبيعي في الجهد الأمامي (V_F) من LED إلى آخر، مما يضمن تيارًا موحدًا وبالتالي سطوعًا موحدًا عبر جميع الأجهزة. لا يُنصح بتشغيل عدة LEDs على التوازي بدون مقاومات فردية (نموذج الدائرة ب)، لأن الـ LED ذو أدنى V_Fسيسحب تيارًا أكثر بشكل غير متناسب، مما يؤدي إلى سطوع غير متكافئ وإجهاد محتمل.

يتم حساب قيمة المقاوم المتسلسل (R_s) باستخدام قانون أوم: R_s= (V_المصدر- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_Fمن ورقة البيانات لتصميم محافظ يضمن ألا يتجاوز التيار I_F.

المطلوب.

• 8.2 اعتبارات التصميمإدارة الحرارة:
• على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، إلا أن الحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود هو مفتاح العمر الطويل. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية على وسادات اللوحة المطبوعة لتعمل كمشتت حراري، خاصة عند التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار.الحماية من الكهرباء الساكنة (ESD):
• على الرغم من عدم ذكرها صراحةً بأنها عالية الحساسية، يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع الكهرباء الساكنة أثناء التجميع.نطاق التطبيق:

هذا المكون مخصص للمعدات الإلكترونية القياسية. للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية أو حيث قد يعرض الفشل السلامة للخطر (مثل الطيران، ودعم الحياة الطبي)، تكون المؤهلات الإضافية والاستشارة مع الشركة المصنعة ضرورية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بتقنيات أقدم مثل LEDs الحمراء من GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الجاليوم)، يقدم هذا الجهاز القائم على AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس تيار التشغيل. توفر العدسة الشفافة، على عكس العدسة المنتشرة أو الملونة، أعلى استخراج ممكن للضوء ونمط حزمة أكثر تركيزًا وكثافة مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب نقطة ضوء حادة وساطعة. توفر زاوية الرؤية 120 درجة توازنًا جيدًا بين الشدة على المحور والرؤية خارج المحور. توافقه مع عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية يميزه عن الـ LEDs التي قد تتطلب لحامًا يدويًا أو لحامًا موجيًا.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED عند 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: نعم، 30 مللي أمبير هو الحد الأقصى الموصى به للتيار الأمامي المستمر. للحصول على طول عمر أمثل ومراعاة تأثيرات درجة الحرارة، غالبًا ما يُنصح بالتصميم لتيار أقل (مثل 20 مللي أمبير).

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

ج: طول موجة الذروة (639 نانومتر) هو الذروة الفيزيائية للطيف الضوئي المنبعث. الطول الموجي السائد (631 نانومتر) هو قيمة محسوبة تمثل الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون النقي الذي سيظهر بنفس اللون للعين البشرية. الطول الموجي السائد أكثر صلة بتحديد اللون.

س: لماذا المقاوم المتسلسل ضروري حتى مع مصدر جهد ثابت؟_Fج: الجهد الأمامي لـ LED له تسامح وينخفض مع زيادة درجة الحرارة. يوفر المقاوم المتسلسل تغذية راجعة سلبية: إذا حاول التيار الزيادة (على سبيل المثال، بسبب جزء ذو V

منخفض أو ارتفاع درجة الحرارة)، يزداد انخفاض الجهد عبر المقاوم، مما يحد من زيادة التيار ويستقر تشغيل الـ LED.

س: كيف أفسر رمز الصندوق (Bin Code) في طلبي؟

ج: يحدد رمز الصندوق (مثل S1) النطاق المضمون لشدة الإضاءة لتلك الدفعة من الـ LEDs. تحقق دائمًا من رمز الصندوق مقابل الجدول في القسم 3 لفهم الحد الأدنى للسطوع الذي يمكنك توقعه في تصميمك.

11. أمثلة تطبيقية عمليةالمثال 1: لوحة مؤشر الحالة:

تستخدم وحدة تحكم صناعية مجموعة من هذه الـ LEDs كمؤشرات خطأ وحالة على لوحة أمامية. تضمن زاوية الرؤية الواسعة 120 درجة رؤية المؤشرات للمشغلين من مواقع مختلفة. يستخدم المصمم صندوق S2 للسطوع العالي ويحسب مقاومًا متسلسلًا لتيار تشغيل 20 مللي أمبير من خط 5 فولت: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 أوم (يتم اختيار مقاوم قياسي 130 أو 150 أوم). يتبع تخطيط اللوحة المطبوعة نمط الوسادات الموصى به لضمان التركيب الآلي ومفاصل لحام جيدة.المثال 2: الإضاءة الخلفية لمفاتيح الغشاء:

يتم وضع الـ LED خلف رسم شفاف على لوحة مفاتيح غشاء. توفر العدسة الشفافة والشدة العالية رمزًا واضحًا ومضاءً بالتساوي. في هذه الحالة، قد يتم تشغيل الـ LED بتيار أقل (مثل 10 مللي أمبير) لتحقيق مستوى الإضاءة الخلفية المطلوب مع تقليل استهلاك الطاقة والحرارة داخل مجموعة المفتاح المغلقة.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد هذا الـ LED على تكنولوجيا أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP). عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. الطاقة المنطلقة أثناء هذا الاتحاد تُبعث كفوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق لأشباه الموصلات، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأحمر. تعمل عدسة الإيبوكسي الشفافة على حماية شريحة أشباه الموصلات، وتشكيل حزمة إخراج الضوء، وتعزيز استخراج الضوء من الشريحة.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة