ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-T180TGKT - زاوية رؤية 120 درجة - عدسة شفافة - شريحة إن-غا-ن (InGaN) خضراء - تيار أمامي 20 مللي أمبير - جهد أمامي نموذجي 3.2 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-T180TGKT صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED) من نوع الجهاز السطحي المركب (SMD)، مُصممًا للتجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB). يجعل حجمه الصغير منه مناسبًا للتطبيقات ذات المساحة المحدودة عبر مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

يقدم هذا الصمام الثنائي عدة مزايا رئيسية لصناعة الإلكترونيات الحديثة. فهو متوافق بالكامل مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يضمن السلامة البيئية. يتم توريد المكون في شريط حامل بارز بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا مع معدات اللصق والتركيب الآلية عالية السرعة. تصميمه متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، وهي المعيار لتجميع لوحات الدوائر المطبوعة بكميات كبيرة. الجهاز متوافق أيضًا مع الدوائر المتكاملة (IC)، مما يبسط تصميم دائرة القيادة. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية معدات الاتصالات (الهواتف اللاسلكية والمحمولة)، وأجهزة أتمتة المكاتب (أجهزة الكمبيوتر المحمولة، أنظمة الشبكات)، والأجهزة المنزلية، وتطبيقات اللافتات الداخلية حيث تكون هناك حاجة إلى مؤشر حالة موثوق أو إضاءة رموز.

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

يقدم هذا القسم تفصيلًا دقيقًا للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية التي تحدد حدود الأداء وظروف التشغيل للصمام الثنائي.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف. أقصى تبديد للطاقة هو 76 ملي واط. يجب ألا يتجاوز تيار الذروة الأمامي، عند تشغيله بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية، 80 مللي أمبير. تصنيف التيار الأمامي المستمر DC هو 20 مللي أمبير. يمكن تشغيل الجهاز وتخزينه ضمن نطاق درجة حرارة من -40°C إلى +100°C.

2.2 الخصائص الحرارية

إدارة الحرارة أمر بالغ الأهمية لطول عمر الصمام الثنائي واستقرار أدائه. أقصى درجة حرارة تقاطع مسموح بها (Tj) هي 115°C. المقاومة الحرارية النموذجية من التقاطع إلى البيئة المحيطة (Rθja) هي 175°C/W. تشير هذه المعلمة إلى مدى فعالية تبديد الحرارة من التقاطع شبه الموصل إلى الهواء المحيط؛ القيمة الأقل أفضل. يُعد تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة المناسب مع تخفيف حراري كافٍ أمرًا ضروريًا للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود الآمنة، خاصة عند التشغيل بأقصى تيار أمامي.

2.3 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معاملات الأداء النموذجية المقاسة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C. تتراوح شدة الإضاءة (Iv) من حد أدنى 710 ملي شمعة إلى حد أقصى 1540 ملي شمعة عند تيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير. زاوية الرؤية (2θ1/2)، المُعرَّفة على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة إلى نصف قيمتها المحورية، هي 120 درجة، مما يوفر مجال إضاءة واسعًا جدًا. طول موجة الانبعاث الذروة (λP) هو 523 نانومتر، مما يضعه في المنطقة الخضراء من الطيف المرئي. الطول الموجي السائد (λd)، الذي يحدد اللون المُدرك، يتراوح من 515 نانومتر إلى 530 نانومتر عند 20 مللي أمبير. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو نموذجيًا 25 نانومتر. الجهد الأمامي (VF) عند 20 مللي أمبير يتراوح من 2.8 فولت إلى 3.8 فولت. التيار العكسي (IR) هو بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت؛ من المهم ملاحظة أن الجهاز غير مصمم للتشغيل العكسي وأن حالة الاختبار هذه هي لأغراض إعلامية فقط.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز الصمامات الثنائية إلى فئات أداء. وهذا يسمح للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات الجهد والسطوع واللون المحددة لتطبيقهم.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (VF)

يتم تصنيف الصمامات الثنائية إلى فئات بناءً على انخفاض الجهد الأمامي عند 20 مللي أمبير. رموز الفئات هي D7 (2.8V-3.0V)، D8 (3.0V-3.2V)، D9 (3.2V-3.4V)، D10 (3.4V-3.6V)، و D11 (3.6V-3.8V). التسامح داخل كل فئة هو ±0.1V. يمكن أن يساعد اختيار الصمامات الثنائية من فئة جهد أضيق في ضمان سطوع موحد عند توصيل عدة صمامات ثنائية على التوازي.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (IV)

يتم فرز السطوع إلى ثلاث فئات: V1 (710-910 ملي شمعة)، V2 (910-1185 ملي شمعة)، و W1 (1185-1540 ملي شمعة). التسامح على كل فئة شدة هو ±11%. هذا التصنيف حاسم للتطبيقات التي تتطلب ناتجًا بصريًا متسقًا عبر مؤشرات متعددة.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد (Wd)

يتم تصنيف اللون (الطول الموجي السائد) على النحو التالي: AP (515-520 نانومتر)، AQ (520-525 نانومتر)، و AR (525-530 نانومتر). التسامح لكل فئة هو ±1 نانومتر. وهذا يضمن درجة لون أخضر متسقة عبر جميع الوحدات في دورة إنتاج، وهو أمر مهم للأغراض الجمالية والإشارات.

4. تحليل منحنيات الأداء

في حين يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في ورقة البيانات، فإن المنحنيات النموذجية لهذا النوع من الصمامات الثنائية ستوضح العلاقات الرئيسية. يُظهر منحنى التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (I-V) العلاقة الأسية المميزة للصمام الثنائي. يُظهر منحنى شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي نموذجيًا زيادة شبه خطية في السطوع مع التيار حتى نقطة معينة، وبعدها قد تنخفض الكفاءة. منحنى شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة أمر بالغ الأهمية، حيث ينخفض ناتج الصمام الثنائي عمومًا مع زيادة درجة حرارة التقاطع. سيظهر منحنى التوزيع الطيفي ذروة عند أو بالقرب من 523 نانومتر بشكل مميز محدد بعرض النصف 25 نانومتر. فهم هذه المنحنيات أمر ضروري لتصميم دوائر قيادة قوية وأنظمة إدارة حرارية لتحقيق أداء متسق على مدار عمر المنتج وعبر نطاق درجة حرارة التشغيل المحدد.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 أبعاد العبوة وقطبية الجهاز

يأتي الصمام الثنائي في عبوة SMD قياسية. لون العدسة شفاف، ومصدر الضوء هو شريحة إن-غا-ن (Indium Gallium Nitride) تنتج ضوءًا أخضر. جميع الأبعاد مُقدَّرة بالمليمترات بتسامح قياسي ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم تحديد الكاثود عادةً بواسطة علامة مرئية على العبوة، مثل شق أو نقطة خضراء، والتي يجب محاذاتها مع العلامة المقابلة على بصمة لوحة الدوائر المطبوعة.

5.2 وسادة التثبيت الموصى بها للوحة الدوائر المطبوعة

يتم توفير رسم تخطيطي لوسادة التثبيف للحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو الطور البخاري. الالتزام بهذه البصمة الموصى بها أمر حيوي لتحقيق تكوين وصلة لحام صحيحة، وضمان اتصال كهربائي جيد، وتوفير قوة ميكانيكية كافية. يؤثر تصميم الوسادة أيضًا على المسار الحراري لتبديد الحرارة من تقاطع الصمام الثنائي إلى لوحة الدوائر المطبوعة.

5.3 التغليف بالشريط والبكرة

يتم توريد المكونات على شريط حامل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 5000 قطعة. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، ينطبق الحد الأدنى لكمية التعبئة وهو 500 قطعة. يتوافق التغليف مع مواصفات ANSI/EIA-481. يتم إغلاق جيوب الشريط بشريط غطاء علوي لحماية المكونات من الرطوبة والتلوث أثناء التخزين والتعامل.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ظروف التخزين

التخزين السليم أمر بالغ الأهمية لمنع امتصاص الرطوبة، والذي يمكن أن يسبب "انفجار" أو تشقق أثناء لحام إعادة التدفق. في الكيس الأصلي المحكم المقاوم للرطوبة مع مجفف، يجب تخزين الصمامات الثنائية عند ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية (RH) واستخدامها خلال عام واحد. بمجرد فتح الكيس، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30°C و 60% RH. يجب تجفيف المكونات المعرضة للظروف المحيطة لأكثر من 168 ساعة (7 أيام) عند حوالي 60°C لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة.

6.2 توصيات اللحام

الصمام الثنائي متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الخالية من الرصاص (Pb-free). يتم توفير ملف تعريف مقترح متوافق مع J-STD-020B. تشمل المعلمات الرئيسية منطقة تسخين مسبق من 150-200°C لمدة أقصاها 120 ثانية، وذروة درجة حرارة جسم العبوة لا تتجاوز 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. يجب أن يقتصر إعادة التدفق على حد أقصى دورتين. للإصلاح اليدوي بمكواة لحام، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الطرف 300°C، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ لعملية واحدة فقط. يتم التأكيد على أن ملف التعريف الأمثل يعتمد على تصميم لوحة الدوائر المطبوعة المحدد، معجون اللحام، والفرن، وبالتالي فإن توصيف العملية ضروري.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. غمر الصمام الثنائي في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة مقبول. يمكن أن يؤدي استخدام المنظفات الكيميائية غير المحددة إلى إتلاف مادة عبوة الصمام الثنائي.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 طريقة القيادة

الصمام الثنائي جهاز يعمل بالتيار. سطوعه هو في الأساس دالة للتيار الأمامي (IF)، وليس الجهد. لذلك، يجب دائمًا تشغيله باستخدام مصدر تيار ثابت أو مقاومة محددة للتيار على التوالي مع مصدر جهد. لا يُنصح بالتشغيل بمصدر جهد بسيط لأنه يمكن أن يؤدي إلى هروب حراري وفشل الجهاز. يمكن حساب قيمة المقاومة التسلسلية باستخدام قانون أوم: R = (V_supply - VF_LED) / IF، حيث VF_LED هو الجهد الأمامي النموذجي أو الأقصى من ورقة البيانات لضمان ألا يتجاوز التيار الحد الأقصى للتصنيف في أسوأ الظروف.

7.2 إدارة الحرارة في التصميم

نظرًا للمقاومة الحرارية البالغة 175°C/W، فإن وجود بالوعة حرارة فعالة ضروري للتشغيل الموثوق، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية أو التيار الأقصى. تعمل لوحة الدوائر المطبوعة نفسها كبالوعة الحرارة الأساسية. يمكن أن يؤدي استخدام مساحة وسادة نحاسية أكبر متصلة بمستويات الأرضية أو الطاقة عبر ثقوب حرارية إلى تحسين تبديد الحرارة بشكل كبير، وخفض درجة حرارة التقاطع، وبالتالي زيادة ناتج الإضاءة وعمر التشغيل.

7.3 قيود التطبيق

هذا الصمام الثنائي مخصص للاستخدام في المعدات الإلكترونية العادية. لم يتم تصميمه أو تأهيله للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية، خاصة في الأنظمة الحرجة للسلامة مثل الطيران، النقل، دعم الحياة الطبي، أو أجهزة السلامة حيث يمكن أن يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر. لمثل هذه التطبيقات، استشارة الشركة المصنعة للحصول على مكونات مؤهلة خصيصًا أمر إلزامي.

8. سيناريوهات التطبيق النموذجية ودراسات الحالة

السيناريو 1: مؤشر حالة اللوحة الأمامية:في جهاز توجيه شبكة أو لوحة تحكم صناعية، يمكن استخدام عدة صمامات ثنائية من طراز LTST-T180TGKT للإشارة إلى حالة الطاقة، نشاط الشبكة، أو أعطال النظام. تضمن زاوية الرؤية 120 درجة رؤية المؤشر من مجموعة واسعة من الزوايا. من خلال اختيار الصمامات الثنائية من نفس فئة الشدة (مثل V2)، يمكن تحقيق سطوع موحد عبر جميع المؤشرات.

السيناريو 2: الإضاءة الخلفية لألواح مفاتيح الغشاء:العدسة الشفافة وزاوية الرؤية الواسعة تجعل هذا الصمام الثنائي مناسبًا لإضاءة الحواف للموصلات الضوئية الرقيقة من الأكريليك أو البولي كربونات المستخدمة خلف الرموز على لوحات التحكم للأجهزة أو الأجهزة الطبية. يوفر اللون الأخضر إضاءة واضحة ومنخفضة الوهج.

السيناريو 3: إضاءة الرموز في بيئات الإضاءة المنخفضة:يمكن استخدام الصمام الثنائي لإضاءة لافتات الخروج، تسميات التحكم، أو الأدوات في البيئات حيث تكون الإضاءة المحيطة منخفضة. تضمن شدته الضوئية العالية نسبيًا (حتى 1540 ملي شمعة) وضوحًا جيدًا.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل هذا الصمام الثنائي مباشرة من دبوس متحكم دقيق 5 فولت؟

ج: لا. لا يمكن لدبوس المتحكم الدقيق عادةً توفير 20 مللي أمبير بشكل مستمر، والأهم من ذلك، أن توصيل 5 فولت مباشرة سيدمر الصمام الثنائي بسبب التيار الزائد. يجب عليك استخدام مقاومة محددة للتيار أو دائرة قيادة ترانزستور.

س: لماذا يوجد مثل هذا النطاق الواسع في الجهد الأمامي (2.8V إلى 3.8V)؟

ج: هذا بسبب الاختلافات الطبيعية في تصنيع أشباه الموصلات. يسمح لك نظام التصنيف باختيار أجزاء بنطاق جهد أضيق لتصميمك لضمان سلوك متسق، خاصة عند توصيل الصمامات الثنائية على التوازي.

س: ماذا يحدث إذا تجاوزت درجة حرارة التقاطع القصوى البالغة 115°C؟

ج: التشغيل فوق Tj(max) سيسرع من تدهور الصمام الثنائي، مما يؤدي إلى انخفاض سريع في ناتج الإضاءة (استهلاك اللومن) وتقصير كبير في عمر التشغيل. في الحالات القصوى، يمكن أن يسبب فشلاً كارثيًا فوريًا.

س: هل هذا الصمام الثنائي مناسب للاستخدام في الهواء الطلق؟

ج: لا تحدد ورقة البيانات تصنيف الحماية من دخول السوائل والمواد الصلبة (IP) أو التأهيل لظروف البيئة الخارجية (التعرض للأشعة فوق البنفسجية، الرطوبة، الدورات الحرارية). إنه مصمم في المقام الأول للتطبيقات الداخلية. للاستخدام في الهواء الطلق، ستكون هناك حاجة إلى عبوة صمام ثنائي مصممة ومؤهلة خصيصًا.

10. مبدأ التشغيل واتجاهات التكنولوجيا

10.1 مبدأ التشغيل الأساسي

الصمام الثنائي هو صمام ثنائي تقاطع p-n شبه موصل. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقق الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في منطقة التقاطع. عندما تتحد هذه حاملات الشحنة، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد لون الضوء بواسطة فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات. يستخدم LTST-T180TGKT شريحة إن-غا-ن (Indium Gallium Nitride)، وهي نظام المواد القياسي لإنتاج الصمامات الثنائية الخضراء والزرقاء والبيضاء.

10.2 اتجاهات الصناعة

الاتجاه العام في صمامات SMD الثنائية هو نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، وكثافة طاقة أعلى في عبوات أصغر، وتحسين اتساق اللون وتقديمه. هناك أيضًا تركيز قوي على الموثوقية وطول العمر، مدفوعًا بالتطبيقات في إضاءة السيارات والإضاءة العامة. علاوة على ذلك، فإن التكامل مع مشغلات ذكية وأجهزة استشعار لأنظمة الإضاءة الذكية هو مجال ناشئ. في حين أن هذا المكون المحدد هو صمام ثنائي مؤشر قياسي، فإن تكنولوجيا إن-غا-ن الأساسية تستمر في التطور، مما يدفع حدود الأداء في جميع فئات الصمامات الثنائية.