ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-E681VEWT - الحجم 2.8x3.5x1.9 مم - الجهد 2.2 فولت - القدرة 196 ميلي واط - اللون الأحمر - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-E681VEWT مصباح LED عالي السطوع للتركيب السطحي، مُصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب إضاءة مؤشر موثوقة وفعالة. يستخدم هذا الجهاز مادة شبه موصلة من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم) لإنتاج ضوء أحمر نابض بالحياة. وهو مُغلف بحزمة مضغوطة قياسية في الصناعة، متوافقة مع عمليات التجميع الآلي، مما يجعله مناسبًا للتصنيع بكميات كبيرة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا الـ LED امتثاله لتوجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يضمن السلامة البيئية. يتم تغليفه على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، وهو المعيار لمعدات اللصق والتركيب الآلي. كما تم تصميم الجهاز ليكون متوافقًا مع عمليات لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء (IR)، وهي الطريقة السائدة لتجميع لوحات تكنولوجيا التركيب السطحي (SMT). تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية الإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية، وإضاءة السيارات الداخلية، وتطبيقات المؤشرات العامة حيث تكون المساحة محدودة والموثوقية هي الأساس.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بتشغيل الـ LED في ظروف تتجاوز هذه القيم.

• تبديد القدرة (Pd):196 ميلي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن أن تبددها حزمة الـ LED كحرارة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. يتجاوز هذا الحد خطر ارتفاع درجة حرارة التقاطع شبه الموصل، مما يؤدي إلى تقليل العمر الافتراضي أو فشل كارثي.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):100 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي نابض مسموح به، محدد تحت دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 1 مللي ثانية. وهو أعلى بكثير من تصنيف التيار المستمر، مما يسمح بومضات قصيرة عالية الكثافة.
• تيار التيار المستمر الأمامي (I_F):70 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر يمكن تطبيقه على الـ LED في ظروف التشغيل العادية.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تم تصميم الـ LED ليعمل بشكل صحيح ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يمكن تخزين الجهاز دون تدهور ضمن نطاق درجة الحرارة الأوسع هذا عندما لا يكون قيد التشغيل.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية Ta=25 درجة مئوية و I_F=50 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. وهي تحدد الأداء النموذجي للجهاز.

• شدة الإضاءة (I_V):من 900 إلى 2800 ميللي كانديلا (mcd). هذا مقياس للقوة المدركة للضوء المنبعث في اتجاه محدد. يشير النطاق الواسع إلى استخدام نظام تصنيف (Binning) (مفصل في القسم 3). يستخدم القياس مستشعرًا مُرشحًا لتقريب استجابة العين البشرية الضوئية (منحنى CIE).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور (0°). تشير زاوية 120 درجة إلى نمط ضوء واسع ومبعثر، مناسب للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة.
• طول موجة الذروة للانبعاث (λ_P):632 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية للضوء المنبعث في أقصى حد له. يقع ضمن المنطقة الحمراء من الطيف المرئي.
• الطول الموجي السائد (λ_d):624 نانومتر (نموذجي). مُشتق من مخطط لونية CIE، هذا هو الطول الموجي الفردي الذي يمثل بشكل أفضل اللون المدرك للـ LED. إنه المعيار الرئيسي لتحديد اللون.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي). هذا هو عرض الانبعاث الطيفي عند نصف قوته القصوى. قيمة 20 نانومتر هي سمة لمصابيح LED الحمراء من نوع AlInGaP، مما يشير إلى لون نقي نسبيًا.
• الجهد الأمامي (V_F):2.2 فولت (نموذجي) مع تسامح ±0.1 فولت. هذا هو انخفاض الجهد عبر الـ LED عند تشغيله بتيار 50 مللي أمبير المحدد. وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. يتم اختبار هذه المعلمة لضمان الجودة فقط. الـ LEDغير مصمم للعمل بتحيز عكسيوتطبيق جهد عكسي في الدائرة قد يتلفه.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء (Bins). يستخدم LTST-E681VEWT نظام تصنيف يعتمد على شدة الإضاءة عند 50 مللي أمبير.

تمثل رموز الفئات (V2, W1, W2, X1, X2) نطاقات تصاعدية من الحد الأدنى والحد الأقصى لشدة الإضاءة. على سبيل المثال، تحتوي فئة X2 على مصابيح LED بشدة تتراوح بين 2240 ميللي كانديلا و 2800 ميللي كانديلا. يتم تطبيق تسامح ±11% داخل كل فئة. يسمح هذا النظام للمصممين باختيار درجة السطوع المناسبة لتطبيقهم، مع تحقيق التوازن بين التكلفة والأداء. لا تشير ورقة البيانات إلى فئات منفصلة للطول الموجي السائد أو الجهد الأمامي لهذا الرقم المحدد، مما يشير إلى تحكم دقيق في تلك المعلمات أثناء التصنيع.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى الرسوم البيانية المحددة ولكن لم يتم تفصيلها بالكامل في النص المقدم، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذا الـ LED ستشمل:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة الأسية بين التيار الأمامي والجهد الأمامي. سيكون للمنحنى جهد "ركبة" مميز حول 1.8-2.0 فولت، وبعدها يزداد التيار بسرعة مع زيادة طفيفة في الجهد، مما يسلط الضوء على سبب أهمية القيادة بتيار ثابت.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يوضح أن ناتج الضوء يتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي، ولكن قد يُظهر تشبعًا أو انخفاضًا في الكفاءة عند تيارات عالية جدًا.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح أن ناتج الضوء ينخفض مع زيادة درجة حرارة التقاطع. هذا اعتبار بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للقوة النسبية مقابل الطول الموجي، يُظهر ذروة عند حوالي 632 نانومتر وعرض حوالي 20 نانومتر عند نصف القوة القصوى.
• نمط زاوية الرؤية:رسم قطبي يوضح التوزيع الزاوي لشدة الضوء، مؤكدًا زاوية الرؤية البالغة 120 درجة مع توزيع لامبرتي أو شبه لامبرتي بسبب العدسة المبعثرة.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 أبعاد الجهاز

يتوافق الـ LED مع حزمة SMD قياسية EIA. الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر) هي:

• الطول الإجمالي: 3.2 مم
• العرض الإجمالي: 2.8 مم
• الارتفاع الإجمالي: 1.9 مم
• عرض العدسة: 2.2 مم
• طول العدسة: 3.5 مم
• عرض الرصاص (Lead): 0.7 مم
• طول الرصاص (Lead): 0.8 مم

التسامح هو ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم توفير رسم تفصيلي بالأبعاد في ورقة البيانات الأصلية.

5.2 تحديد القطبية وتصميم نقاط اللحام (Pad)

يتم تحديد اتصال الأنود (الموجب). للحصول على لحام موثوق، يتم توفير تخطيط موصى به لنقاط اللحام (Pad) على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، مُحسَّن لكل من عمليات لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري. يعد تصميم نقاط اللحام المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لمنع ظاهرة "الشمعة" (Tombstoning) (وقوف المكون على أحد طرفيه) ولضمان وصلة لحام موثوقة مع الكمية الصحيحة من معجون اللحام.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 معلمات لحام الريفلو (Reflow)

الجهاز متوافق مع لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء الخالي من الرصاص. يجب أن يتوافق الملف الشخصي الموصى به مع المعيار JEDEC J-STD-020B. تشمل المعلمات الرئيسية:

• التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية لمدة أقصاها 120 ثانية لتسخين اللوحة والمكونات تدريجيًا، وتنشيط المادة المساعدة (Flux) ومنع الصدمة الحرارية.
• درجة حرارة الذروة:بحد أقصى 260 درجة مئوية. يجب التحكم في الوقت فوق درجة حرارة السيولة (عادة 217 درجة مئوية للحام الخالي من الرصاص).
• إجمالي وقت اللحام:بحد أقصى 10 ثوانٍ عند درجة حرارة الذروة. يجب أن يقتصر الريفلو على حد أقصى دورتين.

يتم التأكيد على أن الملف الشخصي الأمثل يعتمد على تصميم PCB المحدد، والمكونات، ومعجون اللحام، والفرن، ويجب توصيفه لكل تطبيق.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد:

• درجة حرارة المكواة:بحد أقصى 300 درجة مئوية.
• وقت اللحام:بحد أقصى 3 ثوانٍ لكل رصاص (Lead)، ويُسمح بدورة لحام واحدة فقط لمنع الإجهاد الحراري المفرط على الغلاف البلاستيكي والروابط السلكية الداخلية.

6.3 ظروف التخزين

مصابيح LED هي أجهزة حساسة للرطوبة (MSD).

• الحزمة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية (RH). العمر الافتراضي هو سنة واحدة عند التخزين في الكيس المضاد للرطوبة الأصلي مع مجفف.
• الحزمة المفتوحة:يجب استخدام المكونات خلال 168 ساعة (7 أيام) من التعرض للهواء المحيط (≤30 درجة مئوية / ≤60% رطوبة نسبية). إذا تم تجاوز هذا الوقت، يلزم تجفيف (Bake-out) عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفشار" (Popcorning) (تشقق الغلاف بسبب ضغط البخار أثناء الريفلو). للتخزين طويل الأمد للحزم المفتوحة، استخدم حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو مجفف مملوء بالنيتروجين.

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات المعتمدة القائمة على الكحول فقط مثل الإيثانول أو الأيزوبروبانول في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتلف المواد الكيميائية غير المحددة العدسة البلاستيكية أو الغلاف.

7. معلومات التغليف والطلب

• مواصفات الشريط:يتم توريد مصابيح LED على شريط حامل بارز بعرض 8 مم.
• مواصفات البكرة:يتم لف الشريط على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 مم).
• الكمية لكل بكرة:2000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• المعايير:يتوافق التغليف مع مواصفات ANSI/EIA-481.
• رقم القطعة:LTST-E681VEWT. يتضمن اصطلاح التسمية عادةً رمز السلسلة (LTST)، والحزمة/النمط، ورمز اللون/الطول الموجي (E681VE)، وربما متغيرات أخرى (WT).

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع مستقر وموحد، خاصة عند تشغيل عدة مصابيح LED على التوازي، فإن مقاومة تحديد التيار المتسلسلةإلزاميةلكل LED. يتم حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. باستخدام V_Fالنموذجي البالغ 2.2 فولت و I_Fمطلوب قدره 20 مللي أمبير مع مصدر 5 فولت: R = (5V - 2.2V) / 0.02A = 140 أوم. ستكون مقاومة قياسية 150 أوم مناسبة. سيؤدي تشغيل مصابيح LED مباشرة من مصدر جهد بدون تحديد تيار إلى تيار مفرط وفشل سريع.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض نسبيًا (196 ميلي واط)، إلا أن الإدارة الحرارية الفعالة لا تزال مهمة للحفاظ على الموثوقية طويلة المدى وناتج ضوء ثابت. تأكد من أن لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) تحتوي على مساحة نحاسية كافية متصلة بنقطة الحرارة (Thermal Pad) الخاصة بالـ LED (إن وجدت) أو الرصاص (Leads) للمساعدة في تبديد الحرارة. تجنب التشغيل عند الحد الأقصى المطلق للتيار ودرجة الحرارة لفترات طويلة.

8.3 نطاق التطبيق

هذا الـ LED مخصص للمعدات الإلكترونية العامة مثل الأجهزة المكتبية، وأجهزة الاتصالات، والتطبيقات المنزلية. لم يتم تصميمه أو اعتماده للتطبيقات الحرجة للسلامة حيث قد يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (مثل الطيران، ودعم الحياة الطبي، ومراقبة النقل). لمثل هذه التطبيقات، يجب الحصول على مكونات ذات شهادات موثوقية مناسبة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

تشمل المميزات الرئيسية لـ LTST-E681VEWT في فئته:

• تكنولوجيا المواد:استخدام AlInGaP، والذي يوفر عادةً كفاءة أعلى واستقرارًا حراريًا أفضل للألوان الحمراء والكهرمانية مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP.
• السطوع:مع أقصى شدة تبلغ 2800 ميللي كانديلا، فإنه يوفر سطوعًا عاليًا في حجم حزمة قياسي.
• زاوية الرؤية:توفر زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة مع عدسة مبعثرة رؤية ممتازة خارج المحور، وهو ما يُفضل لمؤشرات الحالة على مصابيح LED ذات الحزمة الضيقة.
• توافق العملية:التوافق الكامل مع تجميع SMT الآلي وملفات تعريف الريفلو الخالية من الرصاص القياسية يقلل من تعقيد التصنيع والتكلفة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بدون مقاومة متسلسلة إذا كان مصدر الطاقة الخاص بي 2.2 فولت بالضبط؟

ج: لا. الجهد الأمامي له تسامح (±0.1 فولت) ويختلف مع درجة الحرارة. الجهد الزائد الطفيف سيسبب زيادة كبيرة وغير خاضعة للتحكم في التيار، مما قد يدمر الـ LED. استخدم دائمًا آلية تحديد التيار.

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

ج: طول موجة الذروة هو المكان الذي تنبعث فيه معظم طاقة الضوء فعليًا. يتم حساب الطول الموجي السائد من إحداثيات اللون ويمثل ما تدركه العين البشرية كلون. بالنسبة لمصابيح LED أحادية اللون مثل هذا الأحمر، غالبًا ما يكونان متقاربين، لكن الطول الموجي السائد هو المعيار الرئيسي لمطابقة الألوان.

س: سيتم غسل لوحتي بعد اللحام. هل هذا الـ LED متوافق؟

ج: تحدد ورقة البيانات التنظيف باستخدام المذيبات القائمة على الكحول فقط (الأيزوبروبانول أو الإيثانول) لأقل من دقيقة واحدة. قد تتلف العديد من منظفات التدفق المائية أو العدوانية الغلاف. تحقق من التوافق مع عملية التنظيف المحددة الخاصة بك.

س: لماذا هناك عمر أرضي (Floor Life) مدته 168 ساعة بعد فتح الكيس؟

ج: يمتص الغلاف البلاستيكي الرطوبة من الهواء. أثناء الحرارة العالية لعملية لحام الريفلو، يمكن أن تتحول هذه الرطوبة إلى بخار بسرعة، مما يسبب ضغطًا داخليًا يمكن أن يتسبب في تشقق الغلاف أو تقشير الطبقات الداخلية ("الفشار"). يحد الحد الزمني 168 ساعة وإجراء التجفيف من هذه المخاطر.

11. مثال تطبيقي عملي

السيناريو:تصميم مؤشر حالة طاقة لموجه (Router) تيار مستمر 12 فولت.

خطوات التصميم:

1. اختيار تيار القيادة:اختر I_Fمحافظًا قدره 15 مللي أمبير لعمر افتراضي طويل وحرارة أقل.

2. حساب المقاومة:باستخدام V_Fالنموذجي = 2.2 فولت. R = (12V - 2.2V) / 0.015A = 653 أوم. استخدم القيمة القياسية الأقرب، 680 أوم.

3. حساب قدرة المقاومة: P_R= I_F²* R = (0.015)²* 680 = 0.153 واط. مقاومة قياسية 1/4 واط (0.25 واط) كافية.

4. تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB):ضع الـ LED ومقاومته 680Ω قريبين من بعضهما البعض. اتبع تخطيط نقاط اللحام الموصى به من ورقة البيانات للحصول على لحام موثوق.

5. التجميع:استخدم ملف تعريف الريفلو الخالي من الرصاص المتوافق مع JEDEC. إذا تم تجميع اللوحات بعد أكثر من 7 أيام من فتح كيس الـ LED، فقم بتجفيف مصابيح LED أولاً.

12. مبدأ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في LTST-E681VEWT على الإضاءة الكهربائية (Electroluminescence) في تقاطع p-n شبه موصل مصنوع من مواد AlInGaP. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج للتقاطع، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحنة هذه، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأحمر عند حوالي 624-632 نانومتر. تعمل العدسة الإيبوكسية المبعثرة فوق الشريحة على استخراج الضوء من شبه الموصل وتشكيل توزيعه الزاوي إلى نمط واسع بزاوية 120 درجة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

تستمر صناعة الإلكترونيات الضوئية لمصابيح LED المؤشر في التطور. تشمل الاتجاهات العامة ذات الصلة بأجهزة مثل LTST-E681VEWT:

• زيادة الكفاءة:تهدف تحسينات علوم المواد المستمرة إلى إنتاج المزيد من اللومن لكل واط (lm/W)، مما يسمح بناتج أكثر سطوعًا عند نفس التيار أو نفس السطوع مع استهلاك أقل للطاقة وحرارة أقل.
• التصغير:بينما تظل الحزم القياسية مثل هذه سائدة، هناك ضغط مستمر لتقليل البصمة والارتفاع للأجهزة الإلكترونية الأكثر نحافة.
• تعزيز الموثوقية:تهدف التحسينات في مواد التغليف، وتقنيات ربط الشريحة (Die Attach)، والربط السلكي (Wire Bonding) إلى إطالة العمر التشغيلي وزيادة التحمل للإجهاد الحراري والميكانيكي.
• اتساق اللون:تقلل تسامحات التصنيف (Binning) الأكثر ضيقًا وضوابط التصنيع المتقدمة من التباين في اللون والسطوع من دفعة إلى أخرى، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تستخدم عدة مصابيح LED.
• التكامل:يوجد اتجاه نحو دمج دوائر القيادة، وميزات الحماية (مثل الثنائيات المضادة للكهرباء الساكنة ESD)، أو رقائق LED متعددة (RGB) في حزمة واحدة، على الرغم من أن مصابيح LED المنفصلة تظل أساسية للبساطة والتكلفة في العديد من التطبيقات.