ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-T680VEWT - مصدر أحمر من AlInGaP - زاوية رؤية 120 درجة - جهد أمامي نموذجي 2.1 فولت - تيار أمامي 50 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED من نوع الجهاز السطحي (SMD) المصمم للتجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB). تم تصميم المكون للتطبيقات ذات المساحة المحدودة عبر مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية. يجعله شكله المصغر وتوافقه مع عمليات التجميع القياسية مناسبًا للدمج في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية الحديثة التي تتطلب مؤشر حالة موثوقًا أو إضاءة خلفية.

1.1 الميزات

• متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• معبأ في شريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات لآلات اللصق والوضع الآلي.
• مخطط غلاف قياسي وفقًا لـ EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية).
• مدخلات/مخرجات متوافقة مع مستويات منطق الدوائر المتكاملة (IC).
• مصمم للتوافق مع معدات الوضع الآلي.
• مناسب لعمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR).
• معالج مسبقًا للوصول السريع إلى مستوى الحساسية للرطوبة JEDEC (المجلس المشترك لهندسة الأجهزة الإلكترونية) المستوى 3.

1.2 التطبيقات

• معدات الاتصالات (مثل الهواتف اللاسلكية، الهواتف المحمولة).
• أجهزة أتمتة المكاتب (مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة، أنظمة الشبكات).
• الأجهزة المنزلية والإلكترونيات الاستهلاكية.
• لوحات التحكم والقياس الصناعية.
• مؤشرات حالة وطاقة للأغراض العامة.
• إضاءة الإشارات والرموز.
• الإضاءة الخلفية للوحات الأمامية والعروض.

2. الغلاف والأبعاد

يستخدم LED مادة عدسة مشتتة مع مادة شبه موصلة من AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) كمصدر للضوء، منتجةً لونًا أحمر. يتم توفير أبعاد الغلاف في رسومات ميكانيكية مفصلة (يرجى الرجوع إلى ورقة البيانات الأصلية للأشكال). يتم تحديد جميع الأبعاد الأساسية بالمليمترات (مم) بتحمل قياسي يبلغ ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. المكون حساس للقطبية، والتوجيه الصحيح أثناء التركيب أمر بالغ الأهمية للتشغيل السليم.

3. التصنيفات والخصائص

3.1 الحدود القصوى المطلقة

قد تؤدي الضغوط التي تتجاوز هذه الحدود إلى تلف دائم للجهاز. يتم تحديد جميع التصنيفات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°م.

• تبديد الطاقة (Pd):130 ملي واط
• التيار الأمامي الذروي (IFP):100 مللي أمبير (بدورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية)
• التيار الأمامي المستمر (IF):50 مللي أمبير
• الجهد العكسي (VR):5 فولت
• نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40°م إلى +85°م
• نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40°م إلى +100°م

3.2 ملف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء المقترح

لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، يوصى بملف إعادة تدفق متوافق مع J-STD-020B. يتضمن الملف عادةً مرحلة تسخين مسبق، ومرحلة نقع حراري، ومنطقة إعادة تدفق بدرجة حرارة ذروية، ومرحلة تبريد. الالتزام بالحدود الزمنية والحرارية المحددة، خاصة درجة الحرارة الذروية القصوى البالغة 260°م، أمر ضروري لمنع التلف الحراري لغلاف LED وضمان وصلات لحام موثوقة.

3.3 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس معايير الأداء النموذجية عند Ta=25°م وتيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• الشدة الضوئية (Iv):710.0 - 1400.0 ملي كانديلا. تم القياس باستخدام مرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):120 درجة (نموذجي). تُعرّف على أنها الزاوية الكاملة التي تكون عندها الشدة الضوئية نصف الشدة المحورية (على المحور).
• طول موجة الانبعاث الذروي (λP):633 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λd):624 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والمشتق من مخطط لونية CIE. التحمل هو ±1 نانومتر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر (نموذجي). العرض الطيفي عند نصف الشدة القصوى.
• الجهد الأمامي (VF):2.1 فولت (نموذجي)، 2.6 فولت (أقصى). التحمل هو ±0.1 فولت عند IF=20 مللي أمبير.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير (أقصى) عند VR=5 فولت.

4. نظام تصنيف الدرجات (Binning)

لضمان اتساق السطوع في التطبيقات الإنتاجية، يتم فرز مصابيح LED إلى درجات بناءً على الشدة الضوئية المقاسة عند 20 مللي أمبير.

• رمز الدرجة V1:710.0 ملي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 900.0 ملي كانديلا (الحد الأقصى)
• رمز الدرجة V2:900.0 ملي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 1120.0 ملي كانديلا (الحد الأقصى)
• رمز الدرجة W1:1120.0 ملي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 1400.0 ملي كانديلا (الحد الأقصى)

التحمل داخل كل درجة شدة هو حوالي ±11%. يجب على المصممين مراعاة هذا الاختلاف عند استخدام مصابيح LED متعددة في مصفوفة لتحقيق مظهر موحد.

5. منحنيات الأداء النموذجية

تتضمن ورقة البيانات تمثيلات بيانية للعلاقات الرئيسية (يرجى الرجوع إلى الأشكال الأصلية). توضح هذه عادةً:

• الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة غير خطية، مما يسلط الضوء على أهمية تنظيم التيار.
• الشدة الضوئية النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، وهو عامل حاسم لإدارة الحرارة.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:يصور منحنى خاصية التيار-الجهد (I-V) للدايود.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر نطاق الانبعاث الضيق المميز لمصابيح LED من نوع AlInGaP المتمركز حول 633 نانومتر.

6. دليل المستخدم والتعامل

6.1 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام أو بسبب التلوث، استخدم المذيبات المحددة فقط. اغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. لا تستخدم التنظيف بالموجات فوق الصوتية أو السوائل الكيميائية غير المحددة، لأنها قد تتلف عدسة الإيبوكسي أو الغلاف.

6.2 تخطيط وسادة PCB الموصى به

يتم توفير نمط أرضي (footprint) مقترح لـ PCB لضمان تكوين حشوة لحام سليمة واستقرار ميكانيكي أثناء لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو الطور البخاري. يساعد اتباع هذه التوصية في منع ظاهرة "الشمعدان" (وقوف المكون على طرف واحد) ويضمن اتصالاً كهربائيًا موثوقًا.

6.3 التعبئة والتغليف: الشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED في شريط حامل بارز بشريط غطاء واقٍ، ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). تشمل المواصفات الرئيسية:

• تباعد الجيوب:8 مم.
• الكمية لكل بكرة:2000 قطعة.
• الحد الأقصى للمكونات المفقودة المتتالية:جيبين.
• يتوافق التغليف مع مواصفات ANSI/EIA-481.

هذا التنسيق للتعبئة قياسي لخطوط التجميع الآلي عالية السرعة.

7. تحذيرات هامة وملاحظات التطبيق

7.1 التطبيق المقصود

تم تصميم هذا LED للاستخدام في المعدات الإلكترونية التجارية والصناعية القياسية. لا يُقصد به التطبيقات الحرجة للسلامة حيث يمكن أن يؤدي الفشل إلى تعريض الحياة أو الصحة للخطر مباشرة (مثل الطيران، دعم الحياة الطبي، تحكم النقل). لمثل هذه التطبيقات، استشارة الشركة المصنعة للحصول على مكونات ذات مؤهلات موثوقية استثنائية إلزامية.

7.2 ظروف التخزين

التخزين السليم أمر حيوي لمنع امتصاص الرطوبة، والذي يمكن أن يسبب "الانفجار" (تشقق الغلاف) أثناء لحام إعادة التدفق.

• العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30°م و ≤70% رطوبة نسبية (RH). الاستخدام خلال سنة واحدة.
• العبوة المفتوحة:إذا تم فتح كيس الحاجز للرطوبة، فيجب تخزين المكونات عند ≤30°م و ≤60% رطوبة نسبية. يوصى بشدة بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام) من التعرض.
• التخزين الممتد (مفتوح):للتخزين لأكثر من 168 ساعة، ضع المكونات في وعاء محكم الغلق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين. تتطلب المكونات المخزنة خارج الكيس لأكثر من 168 ساعة معالجة تحضيرية بالخبز لمدة 48 ساعة على الأقل عند حوالي 60°م قبل اللحام لطرد الرطوبة الممتصة.

7.3 توصيات اللحام

الالتزام بشروط اللحام التالية لمنع التلف الحراري:

• لحام إعادة التدفق:
  • التسخين المسبق: 150–200°م
  • زمن التسخين المسبق: 120 ثانية كحد أقصى
  • درجة الحرارة الذروية: 260°م كحد أقصى
  • الوقت فوق نقطة السيولة: 10 ثوانٍ كحد أقصى (يُسمح بحد أقصى دورتي إعادة تدفق)
• اللحام اليدوي (مكواة اللحام):
  • درجة حرارة طرف المكواة: 300°م كحد أقصى
  • زمن التلامس: 3 ثوانٍ كحد أقصى (مرة واحدة فقط لكل رجل توصيل)

لاحظ أن ملف إعادة التدفق الأمثل يعتمد على تصميم PCB المحدد، معجون اللحام، والفرن. يخدم الملف المقدم بناءً على معايير JEDEC كهدف عام.

7.4 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. جهدها الأمامي (VF) له تحمل ومعامل درجة حرارة سالب. لضمان سطوع موحد عند تشغيل مصابيح LED متعددة، خاصة على التوازي، يجب استخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي معكلLED. لا يُنصح بتشغيل مصابيح LED على التوازي بدون مقاومات فردية (كما في نموذج الدائرة B)، لأن الاختلافات الصغيرة في VF ستسبب اختلافات كبيرة في تقاسم التيار، وبالتالي، الشدة الضوئية.

7.5 الحساسية للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

مثل معظم الأجهزة شبه الموصلة، فإن مصابيح LED عرضة للتلف من التفريغ الكهروستاتيكي. يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع والتعامل. وهذا يشمل استخدام محطات عمل مؤرضة، وأسوار معصم، وحاويات موصلة.

8. الغوص التقني العميق واعتبارات التصميم

8.1 تكنولوجيا المواد: AlInGaP

يعد استخدام فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP) كمادة شبه موصلة نشطة أمرًا أساسيًا لأداء هذا LED. تتيح تكنولوجيا AlInGaP انبعاثًا عالي الكفاءة في المنطقة الحمراء إلى الكهرمانية-البرتقالية من الطيف المرئي. مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP، تقدم مصابيح LED من نوع AlInGaP فعالية ضوئية فائقة، واستقرارًا حراريًا أفضل، وعمر تشغيلي أطول. تعمل العدسة المشتتة على توسيع زاوية الرؤية إلى 120 درجة، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب وضوح الرؤية بزوايا واسعة.

8.2 إدارة الحرارة

أقصى تبديد للطاقة هو 130 ملي واط. بينما يبدو هذا منخفضًا، لا يزال تبديد الحرارة الفعال عبر PCB مهمًا. تتناقص الشدة الضوئية لـ LED مع زيادة درجة حرارة تقاطعه، كما هو موضح في منحنيات الأداء. للتصميمات التي تعمل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار أمامي، يمكن أن يساعد ضمان تخفيف حراري كافٍ في تصميم وسادة PCB (مثل الثقاب الحرارية إلى مستويات التأريض الداخلية) في الحفاظ على سطوع ثابت وطول العمر.

8.3 تكامل التصميم البصري

توفر زاوية الرؤية 120 درجة مع عدسة مشتتة حزمة ناعمة وعريضة مناسبة لتطبيقات المؤشرات حيث يمكن رؤية LED من زوايا مختلفة. يجب على المصممين مراعاة نمط الحزمة هذا عند تصميم أدلة الضوء، أو العدسات، أو الإطارات لتجنب إنشاء نقاط ساخنة غير مرغوب فيها أو ظلال. يقع الطول الموجي السائد البالغ 624 نانومتر في المنطقة الحمراء-البرتقالية، وهو مرئي للغاية للعين البشرية وهو لون قياسي لمؤشرات حالة "التشغيل" أو "النشط".

8.4 الموثوقية وعمر الخدمة

يشير نطاق درجة حرارة التشغيل المحدد من -40°م إلى +85°م ونطاق التخزين حتى 100°م إلى بناء قوي. تشير المعالجة المسبقة إلى مستوى JEDEC 3 إلى أن الغلاف يمكنه تحمل ظروف أرضية المصنع النموذجية لفترة محدودة. تتأثر الموثوقية طويلة المدى بتيار التشغيل ودرجة حرارة التقاطع؛ سيؤدي تخفيض تصنيف تيار التشغيل من الحد الأقصى المطلق البالغ 50 مللي أمبير إلى إطالة عمر تشغيل الجهاز بشكل كبير.

9. المقارنة وإرشادات الاختيار

عند اختيار LED SMD لتطبيق مؤشر أحمر، تشمل المميزات الرئيسية:

• زاوية الرؤية:زاوية 120° لهذا المكون أوسع من العديد من مصابيح LED القياسية (غالبًا 60-90°)، مما يوفر وضوح رؤية أفضل خارج المحور.
• تصنيف الشدة (Binning):يتيح توفر درجات شدة متعددة (V1، V2، W1) للمصممين اختيار مستوى السطوع المناسب لتطبيقهم، مما قد يحسن التكلفة.
• الجهد الأمامي:يعد VF النموذجي البالغ 2.1 فولت منخفضًا نسبيًا، مما يقلل استهلاك الطاقة ويسهل التصميم لأنظمة الجهد المنخفض مقارنة ببعض تقنيات LED الأخرى.
• توافق الغلاف:يضمن الغلاف القياسي EIA التوافق مع مكتبة واسعة من آثار PCB الحالية ومكتبات فوهات اللصق والوضع الآلي.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من مخرج منطقي 3.3 فولت أو 5 فولت؟

ج: لا. يجب عليك استخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت وتيار مستهدف 20 مللي أمبير، باستخدام VF النموذجي البالغ 2.1 فولت، ستكون قيمة المقاومة R = (5V - 2.1V) / 0.02A = 145 أوم. ستكون مقاومة قياسية 150 أوم مناسبة.

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي الذروي (λP) هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يصدر LED أكبر قدر من الطاقة البصرية. الطول الموجي السائد (λd) هو الطول الموجي الفردي الإدراكي الذي يتطابق مع اللون الذي تراه العين البشرية، محسوبًا من إحداثيات لونية CIE. غالبًا ما يكون λd أكثر صلة بتحديد اللون.

س: لماذا رطوبة التخزين بالغة الأهمية؟

ج: يمكن لغلاف LED البلاستيكي امتصاص الرطوبة. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحبوسة أن تتبخر بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا يمكن أن يؤدي إلى تقشير الغلاف أو تشقق عدسة الإيبوكسي، مما يؤدي إلى فشل فوري أو كامن.

س: كيف أفسر قيمة الشدة الضوئية (مثل 900 ملي كانديلا)؟

ج: تقيس الشدة الضوئية السطوع المدرك لمصدر ضوء نقطي في اتجاه محدد (كانديلا). 900 ملي كانديلا (0.9 كانديلا) ساطعة جدًا لمصباح LED مؤشر قياسي. يتم قياس القيمة على المحور. بسبب زاوية الرؤية 120 درجة، تنخفض الشدة بشكل ملحوظ عند زوايا أوسع.