ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-E143EGSW - عبوة SMD - ألوان أحمر/أخضر/أصفر - تيار 20 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-E143EGSW مصباحًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED) من نوع التركيب السطحي (SMD) مُصممًا للتجميع الآلي على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB). حجمه الصغير يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات المساحات المحدودة عبر مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية.

1.1 الميزات

• متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• معبأ في شريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات لعمليات التركيب الآلي (Pick-and-Place).
• مقاس قاعدة تركيب قياسي وفقًا لـ EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية).
• مستويات تشغيل متوافقة مع الدوائر المتكاملة (IC).
• مُصمم للتوافق مع معدات التركيب الآلي.
• مناسب لعمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR Reflow).
• معالج مسبقًا للوصول إلى مستوى الحساسية للرطوبة JEDEC المستوى 3.

1.2 التطبيقات

يُستخدم هذا المصباح الثنائي كمؤشر حالة، وإضاءة إشارة، وإضاءة رموز، وإضاءة خلفية للوحات الأمامية في قطاعات مختلفة، تشمل:

• معدات الاتصالات
• أجهزة أتمتة المكاتب
• الأجهزة المنزلية
• المعدات الصناعية

2. أبعاد العبوة وتكوينها

يتميز الجهاز بغلاف SMD قياسي. جميع الأبعاد مُقدَّرة بالميليمترات، مع تسامح عام ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يستخدم المصباح عدسة مُشتتة للضوء.

تعيين الأطراف والألوان المقابلة لمصادر الضوء كما يلي:

• الأحمر (AlInGaP):الطرف 2 (المصعد/الأنود) والطرف 1 (المهبط/الكاتود)
• الأخضر (InGaN):الطرف 2 (المصعد/الأنود) والطرف 4 (المهبط/الكاتود)
• الأصفر (AlInGaP):الطرف 2 (المصعد/الأنود) والطرف 3 (المهبط/الكاتود)

الطرف 2 هو المصعد المشترك لجميع الألوان.

3. التقييمات والخصائص

يتم تعريف جميع المواصفات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

3.1 القيم القصوى المطلقة

قد تؤدي الضغوط التي تتجاوز هذه الحدود إلى تلف دائم.

• تبديد الطاقة (Pd):الأحمر: 75 مللي واط، الأخضر: 76 مللي واط، الأصفر: 72 مللي واط
• تيار الأمام الذروي (I_F(peak)):80 مللي أمبير (لجميع الألوان، عند دورة عمل 1/10، وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية)
• تيار الأمام المستمر (I_F):الأحمر: 30 مللي أمبير، الأخضر: 20 مللي أمبير، الأصفر: 30 مللي أمبير
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -40°C إلى +100°C
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40°C إلى +100°C

3.2 الخصائص الحرارية

• أقصى درجة حرارة للوصلة (T_j):125°C
• المقاومة الحرارية النموذجية، من الوصلة إلى المحيط (R_θJA):100 درجة مئوية/واط (ملاحظة: تم القياس على ركيزة FR4 بسمك 1.6 مم، مع وسادة نحاسية مساحتها 16 مم²).
• المقاومة الحرارية النموذجية، من الوصلة إلى وسادة اللحام (R_θJT):60 درجة مئوية/واط

3.3 ملف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء المقترح

يوصى بملف لحام خالٍ من الرصاص متوافق مع J-STD-020B. يتضمن الملف عادةً مراحل التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق (بدرجة حرارة ذروة)، والتبريد لضمان وصلات لحام موثوقة دون الإضرار بغلاف المصباح الثنائي.

3.4 الخصائص الكهربائية والبصرية

تم القياس عند I_F= 20 مللي أمبير و Ta=25°C.

• شدة الإضاءة (I_v):
  • الأحمر: 140-350 مللي كانديلا (الحد الأدنى-الأقصى)
  • الأخضر: 710-1540 مللي كانديلا (الحد الأدنى-الأقصى)
  • الأصفر: 140-390 مللي كانديلا (الحد الأدنى-الأقصى)
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تكون عندها الشدة نصف القيمة على المحور.
• الطول الموجي السائد (λ_d):
  • الأحمر: 615-630 نانومتر
  • الأخضر: 518-528 نانومتر
  • الأصفر: 586-596 نانومتر
• جهد الأمام (V_F):
  • الأحمر: 1.7-2.5 فولت
  • الأخضر: 2.8-3.8 فولت
  • الأصفر: 1.7-2.5 فولت
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):الأحمر/الأصفر: 15 نانومتر (نموذجي)، الأخضر: 25 نانومتر (نموذجي).
• تيار العكس (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R= 5 فولت.ملاحظة:لم يُصمم الجهاز للعمل بتحيز عكسي؛ هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط.

4. نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز (تصنيف) المصابيح الثنائية بناءً على المعايير البصرية الرئيسية لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج.

4.1 تصنيف شدة الإضاءة (I_v)

يتم قياس الشدة بوحدة المللي كانديلا (mcd) عند 20 مللي أمبير. التسامح داخل كل فئة هو ±11%.

• الأحمر:R1 (140-190 مللي كانديلا)، R2 (190-260 مللي كانديلا)، R3 (260-350 مللي كانديلا)
• الأخضر:G1 (710-910 مللي كانديلا)، G2 (910-1185 مللي كانديلا)، G3 (1185-1540 مللي كانديلا)
• الأصفر:Y1 (140-180 مللي كانديلا)، Y2 (180-230 مللي كانديلا)، Y3 (230-300 مللي كانديلا)، Y4 (300-390 مللي كانديلا)

4.2 تصنيف الطول الموجي السائد (λ_d)

يتم قياس الطول الموجي بوحدة النانومتر (nm) عند 20 مللي أمبير. التسامح داخل كل فئة هو ±1 نانومتر.

• الأحمر:RA (615-630 نانومتر)
• الأخضر:GA (518-523 نانومتر)، GB (523-528 نانومتر)
• الأصفر:YA (586-591 نانومتر)، YB (591-596 نانومتر)

4.3 رمز التصنيف المدمج على بطاقة المنتج

رمز أبجدي رقمي واحد على بطاقة المنتج يجمع بين فئات الشدة والطول الموجي. على سبيل المثال، الرمز "A1" يتوافق مع: الأحمر=R1، الأخضر=G1، الأصفر=Y1. تمثل الرموز D1-D4 فئات الطول الموجي (Wd Rank) بشكل مستقل. يسمح هذا النظام بالتعريف الدقيق للأداء البصري للمصباح الثنائي.

5. منحنيات الأداء النموذجية

تتضمن ورقة البيانات تمثيلات بيانية للعلاقات الرئيسية (عند 25°C ما لم يُذكر خلاف ذلك):

• شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمام:يوضح كيف يزداد خرج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة غير خطية، مما يبرز أهمية استخدام محرك تيار ثابت.
• جهد الأمام مقابل تيار الأمام:يوضح خاصية التيار-الجهد (I-V) للثنائي، وهي حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح تأثير الإخماد الحراري، حيث ينخفض خرج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. هذا أمر بالغ الأهمية للإدارة الحرارية في التطبيقات عالية الطاقة أو ذات درجة الحرارة المحيطة العالية.
• التوزيع الطيفي:يوضح القدرة النسبية المنبعثة عبر الأطوال الموجية، مما يحدد نقاء اللون ويساعد في التطبيقات التي تتطلب خصائص طيفية محددة.

6. دليل المستخدم ومعلومات التجميع

6.1 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام أو أثناء الإصلاح، انقع المصباح الثنائي في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. تجنب استخدام منظفات كيميائية غير محددة لأنها قد تتلف عدسة الإيبوكسي أو الغلاف.

6.2 تخطيط وسادة PCB الموصى به

يتم توفير نمط قاعدة توصيل (Footprint) موصى به لضمان اللحام السليم، والاستقرار الميكانيكي، والأداء الحراري الأمثل. الالتزام بهذا التخطيط يساعد في منع ظاهرة "اللوح القبر" (Tombstoning) ويضمن تشكيل حشوات لحام جيدة.

6.3 التعبئة بالشريط والبكرة

يتم توريد المصابيح الثنائية في شريط حامل بارز (عرض 8 مم) ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). يتم تفصيل أبعاد جيوب الشريط ومواصفات البكرة (قطر المحور، قطر الحافة، إلخ)، متوافقة مع معايير ANSI/EIA-481. هذه التعبئة أساسية لخطوط التجميع الآلي.

• تحتوي البكرة القياسية على 4000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب للبقايا هو 500 قطعة.
• يُسمح بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين (جيوب فارغة) لكل بكرة.

7. احتياطات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 الاستخدام المقصود والموثوقية

تم تصميم هذه المصابيح الثنائية للمعدات الإلكترونية ذات الأغراض العامة. للتطبيقات التي تكون فيها الموثوقية الاستثنائية في غاية الأهمية، أو حيث قد يعرض الفشل السلامة للخطر (مثل الطيران، ودعم الحياة الطبي، والتحكم في النقل)، يوصى بشدة بإجراء تقييم موثوقية محدد والتشاور مع الشركة المصنعة قبل التصميم.

7.2 اعتبارات التصميم الكهربائي

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو محرك تيار ثابت لتحديد تيار الأمام إلى القيمة القصوى المستمرة المحددة (20 مللي أمبير للأخضر، 30 مللي أمبير للأحمر/الأصفر). تجاوز ذلك سيقلل من العمر الافتراضي وقد يتسبب في فشل كارثي.
• حماية جهد العكس:يتمتع المصباح الثنائي بجهد انهيار عكسي منخفض جدًا (شرط اختبار 5 فولت). يجب تصميم الدوائر لمنع تطبيق أي تحيز عكسي، وربما باستخدام ثنائي حماية على التوازي إذا كان المصباح الثنائي متصلًا بإشارة ثنائية القطب.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، إلا أنه يجب الحفاظ على درجة حرارة الوصلة أقل من 125°C. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية على لوحة PCB (وفقًا للوسادة الموصى بها) لتعمل كمشتت حراري، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بتيارات أعلى.

7.3 اعتبارات التصميم البصري

• زاوية الرؤية:توفر زاوية الرؤية 120 درجة نمط إضاءة واسع ومشتت مناسب لمؤشرات الحالة. للحصول على ضوء أكثر تركيزًا، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات).
• التصنيف لاتساق اللون:للتطبيقات التي تتطلب مظهر لوني موحد عبر مصابيح ثنائية متعددة (مثل إضاءة خلفية لمصفوفة)، من الضروري تحديد فئات طول موجي ضيقة (مثل GA أو GB للأخضر).
• مطابقة الشدة:وبالمثل، فإن تحديد فئة شدة ضيقة يضمن سطوعًا متسقًا عبر جميع المؤشرات في المنتج.

8. المقارنة التقنية وإرشادات الاختيار

يقدم LTST-E143EGSW مزيجًا من الميزات الشائعة في مصابيح LED SMD الحديثة: التوافق مع RoHS، والتوافق مع إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، والتعبئة بالشريط والبكرة. تكمن ميزاته الرئيسية في هيكل التصنيف المحدد للأخضر والأصفر، مما يوفر دقة أكبر في اختيار الطول الموجي والشدة مقارنة ببعض الأجزاء العامة. تسمح الأطراف المهبطية المنفصلة لكل لون في غلاف رباعي الأطراف بالتحكم الفردي في وحدة متعددة الألوان، على عكس بعض عبوات RGB ذات المصعد المشترك. عند اختيار مصباح LED، يجب على المهندسين مقارنة جهد الأمام (خاصة جهد V_Fالأعلى لشريحة InGaN الخضراء)، وزاوية الرؤية، وشدة الإضاءة مقابل ميزانية الطاقة للتطبيق، والتخطيط البصري، والسطوع المطلوب.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل مصباح LED الأخضر عند 30 مللي أمبير مثل الأحمر والأصفر؟

ج: لا. التقييم الأقصى المطلق لتيار الأمام المستمر للنوع الأخضر هو 20 مللي أمبير. قد يتسبب تجاوز هذا التقييم في تلف دائم وإبطال الضمانات.

س: ماذا يعني "المعالجة المسبقة لمستوى JEDEC 3"؟

ج: يعني ذلك أن المكونات قد تم تجفيفها و/أو تخزينها في ظروف خاضعة للرقابة لتقليل امتصاص الرطوبة في العبوة، مما يجعلها مناسبة لعمر تخزين يصل إلى 168 ساعة (7 أيام) في ظروف المصنع (<30°C/60% رطوبة نسبية) قبل أن تحتاج إلى إعادة تجفيف للاستعداد للحام بإعادة التدفق.

س: لماذا نطاق جهد الأمام لمصباح LED الأخضر (2.8-3.8 فولت) أعلى من الأحمر/الأصفر (1.7-2.5 فولت)؟

ج: هذا بسبب المادة شبه الموصلة الأساسية. تستخدم مصابيح LED الخضراء عادةً نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، الذي له فجوة نطاق أوسع من فوسفيد الألومنيوم الإنديوم الغاليوم (AlInGaP) المستخدم لمصابيح LED الحمراء والصفراء. تتطلب فجوة النطاق الأوسع جهدًا أعلى لتنشيط الإلكترونات عبره.

س: كيف أفسر رمز التصنيف "B5" من البطاقة؟

ج: وفقًا للجدول المرجعي، يشير "B5" إلى: فئة شدة الأحمر = R2 (190-260 مللي كانديلا)، فئة شدة الأخضر = G2 (910-1185 مللي كانديلا)، وفئة شدة الأصفر = Y1 (140-180 مللي كانديلا). ستُشار إلى فئة الطول الموجي برمز "D" منفصل (مثل D1، D2، إلخ).

10. مثال على التصميم: لوحة مؤشرات الحالة

السيناريو:تصميم لوحة تحكم بثلاثة مصابيح LED للحالة: الأحمر (عطل)، الأخضر (جاهز)، الأصفر (استعداد). مطلوب سطوع عالٍ موحد.

خطوات التصميم:

1. الاختيار:اختر LTST-E143EGSW لكونه ذو غلاف مشترك ومتوفر بجميع الألوان الثلاثة.
2. التصنيف:حدد فئة الشدة R3 للأحمر، و G3 للأخضر، و Y4 للأصفر للحصول على أعلى سطوع من كل منها. حدد فئة الطول الموجي RA للأحمر، و GB للأخضر، و YB للأصفر للحصول على ألوان متسقة ومشبعة.
3. تصميم الدائرة:
   • جهد التغذية (V_cc): 5 فولت.
   • احسب مقاومات التوالي لـ I_F= 20 مللي أمبير (استخدم 20 مللي أمبير للأخضر، يمكن استخدام 20-30 مللي أمبير للأحمر/الأصفر بناءً على السطوع المطلوب).
     • مقاوم الأحمر (باستخدام V_Fالنموذجي =2.1 فولت): R = (5V - 2.1V) / 0.020A = 145 أوم. استخدم القيمة القياسية 150 أوم.
     • مقاوم الأخضر (باستخدام V_Fالنموذجي =3.3 فولت): R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 أوم. استخدم القيمة القياسية 82 أوم أو 91 أوم.
     • مقاوم الأصفر (باستخدام V_Fالنموذجي =2.1 فولت): نفس الأحمر، 150 أوم.
   • الطاقة لكل مصباح LED: P = V_F* I_F. للأخضر: ~66 مللي واط، وهو ضمن الحد الأقصى 76 مللي واط.
4. تخطيط PCB:استخدم تخطيط الوسادة الموصى به. قم بتوصيل الطرف 2 (المصعد المشترك) بـ V_ccعبر المقاومات. قم بتوصيل الأطراف 1، 4، و 3 (المهبطات للأحمر، الأخضر، الأصفر على التوالي) إلى الأرض عبر أطراف المتحكم الدقيق أو المفاتيح للتحكم الفردي.
5. الفحص الحراري:مع تبديد طاقة أقل من 75 مللي واط لكل مصباح LED ووسادة مساحتها 16 مم²، سيكون ارتفاع درجة حرارة الوصلة ضئيلاً في بيئة داخلية نموذجية، مما يضمن موثوقية طويلة الأمد.