ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD طراز LTST-M670KGKT - أخضر AlInGaP - 2.4 فولت - 72 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-M670KGKT ثنائي باعث للضوء عالي السطوع مصممًا للتركيب السطحي لتطبيقات الإلكترونيات الحديثة. يستخدم مادة شبه موصلة من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) لإنتاج ضوء أخضر. يتم تغليف الجهاز في عبوة قياسية متوافقة مع معايير EIA مزودة بعدسة شفافة تمامًا، مما يساعد على تعظيم استخراج الضوء ويوفر زاوية رؤية واسعة. تم تصميم هذا LED خصيصًا ليكون متوافقًا مع معدات التجميع الآلي (pick-and-place) وعمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، مما يجعله مناسبًا للتصنيع بكميات كبيرة. تشمل مزاياه الأساسية الأداء المتسق، والامتثال للمعايير البيئية، وسهولة التكامل في خطوط الإنتاج الآلي.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم تحديد الحدود التشغيلية للجهاز عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. قد يؤدي تجاوز هذه التقييمات إلى تلف دائم. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر (DC) هو 30 مللي أمبير. بالنسبة للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروة يصل إلى 80 مللي أمبير تحت دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. الحد الأقصى لتبديد الطاقة هو 72 ميغاواط. يمكن للـ LED تحمل جهد عكسي يصل إلى 5 فولت. نطاق درجة حرارة التشغيل هو من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، ويمتد نطاق درجة حرارة التخزين من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس معلمات الأداء الرئيسية عند Ta=25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير. الجهد الأمامي النموذجي (VF) هو 2.4 فولت، مع نطاق من 2.0 فولت إلى 2.4 فولت. شدة الإضاءة (IV) لها قيمة نموذجية تبلغ 180 ملي كانديلا (mcd)، مع قيمة دنيا محددة تبلغ 56 mcd. زاوية الرؤية (2θ1/2)، المُعرَّفة على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض فيها الشدة إلى نصف قيمتها المحورية، هي 120 درجة. طول موجة الانبعاث الذروة (λP) هو 574 نانومتر، والطول الموجي السائد (λd) هو 571 نانومتر. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو 15 نانومتر. التيار العكسي (IR) هو بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم تصنيف المنتج إلى مجموعات (Bins) بناءً على ثلاثة معايير رئيسية لضمان الاتساق في التطبيق. وهذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED ذات خصائص متقاربة جدًا للحصول على مظهر وأداء موحدين في تصميماتهم.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي بخطوات 0.2 فولت. رموز المجموعات هي D2 (1.80V - 2.00V)، و D3 (2.00V - 2.20V)، و D4 (2.20V - 2.40V). يتم تطبيق تسامح ±0.1 فولت على كل مجموعة.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى خمس مجموعات: P2 (56.0 - 71.0 mcd)، و Q1 (71.0 - 90.0 mcd)، و Q2 (90.0 - 112.0 mcd)، و R1 (112.0 - 140.0 mcd)، و R2 (140.0 - 180.0 mcd). كل مجموعة لها تسامح ±11%.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

الطول الموجي السائد، الذي يحدد اللون المُدرك، يتم تصنيفه على النحو التالي: B (564.5 - 567.5 nm)، و C (567.5 - 570.5 nm)، و D (570.5 - 573.5 nm)، و E (573.5 - 576.5 nm). التسامح لكل مجموعة هو ±1 نانومتر.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 للإخراج الطيفي، الشكل 5 لنمط زاوية الرؤية)، فإن البيانات المقدمة تسمح بتحليل العلاقات الرئيسية. يُظهر الجهد الأمامي علاقة لوغاريتمية مع التيار الأمامي، وهو سلوك نموذجي للدايود. شدة الإضاءة تتناسب طرديًا مع التيار الأمامي ضمن نطاق التشغيل المحدد. تشير الخصائص الطيفية، مع ذروة عند 574 نانومتر وعرض نصف ضيق 15 نانومتر، إلى لون أخضر نقي ومشبع. تشير زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة إلى نمط إشعاع لامبرتي أو شبه لامبرتي، مما يوفر رؤية جيدة خارج المحور.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد الجهاز

يتوافق LED مع مخطط عبوة قياسي للتركيب السطحي من EIA. يتم توفير جميع الأبعاد الحرجة، بما في ذلك طول الجسم والعرض والارتفاع وتباعد الأطراف، في رسومات ورقة البيانات مع تسامح عام ±0.2 مم. تم تصميم العبوة لوضع مستقر أثناء التجميع.

5.2 تحديد القطبية

يتم تحديد الكاثود عادةً بواسطة علامة مرئية على العبوة، مثل شق، أو نقطة، أو علامة خضراء، كما هو موضح في رسم العبوة. اتجاه القطبية الصحيح أمر بالغ الأهمية لعمل الدائرة.

5.3 تخطيط وسادة اللحام الموصى به للوحة الدوائر المطبوعة

يُقترح تصميم نمط أرضي (Land Pattern) للوحة الدوائر المطبوعة لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة أثناء لحام إعادة التدفق. يأخذ هذا النمط في الاعتبار التكوين السليم لحشوة اللحام (Solder Fillet) وتخفيف الحرارة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

الجهاز متوافق مع لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الخالي من الرصاص. يتم توفير ملف تعريف موصى به، متوافق مع المعيار J-STD-020B. تشمل المعلمات الرئيسية درجة حرارة تسخين أولية تتراوح بين 150-200 درجة مئوية، ووقت تسخين أولي يصل إلى 120 ثانية، ودرجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. يجب توصيف الملف الشخصي للتجميع المحدد للوحة الدوائر المطبوعة.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف مكواة اللحام 300 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ كحد أقصى لعملية واحدة فقط.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول المحددة فقط مثل الإيثانول أو الأيزوبروبانول. يجب غمر LED في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في إتلاف العبوة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED في شريط حامل بارز بعرض 8 مم، ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. يتم إغلاق الشريط بشريط غطاء علوي. الحد الأدنى لكمية الطلب المتاحة للباقي هو 500 قطعة.

7.2 معايير التعبئة

تتوافق التعبئة مع مواصفات EIA-481-1-B. الحد الأقصى لعدد المكونات المفقودة المتتالية في الشريط هو اثنان.

8. التخزين والتعامل

بالنسبة للأكياس المانعة للرطوبة غير المفتوحة التي تحتوي على مجفف، يجب تخزين مصابيح LED عند درجة حرارة ≤30 درجة مئوية ورطوبة نسبية ≤70% (RH) واستخدامها خلال عام واحد. بمجرد فتح التغليف الأصلي، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30 درجة مئوية و 60% رطوبة نسبية. يجب أن تخضع المكونات التي تم إزالتها من تغليفها الأصلي لإعادة تدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام). بالنسبة للتخزين الذي يتجاوز هذه الفترة، يجب الاحتفاظ بها في حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين. تتطلب مصابيح LED المخزنة خارج التغليف لأكثر من 168 ساعة الخبز عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة \"الفشار\" (popcorning) أثناء إعادة التدفق.

9. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

9.1 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد ومنع استنزاف التيار، يجب استخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED أو كل فرع متوازي من مصابيح LED عند توصيلها على التوازي. تشغيل LED بمصدر تيار ثابت هو الطريقة الأكثر فعالية للحفاظ على إخراج إضاءة مستقر. يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - VF) / IF، حيث Vcc هو جهد الإمداد، و VF هو جهد LED الأمامي (استخدم القيمة القصوى هامش تصميم)، و IF هو التيار الأمامي المطلوب (مثل 20 مللي أمبير).

9.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض نسبيًا (72 ميغاواط كحد أقصى)، إلا أن التصميم الحراري المناسب على لوحة الدوائر المطبوعة مهم للموثوقية طويلة الأجل، خاصة عند التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو عند تيارات عالية. يضمن توفير مساحة نحاسية كافية حول وسادات LED المساعدة في تبديد الحرارة.

9.3 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات بما في ذلك مؤشرات الحالة، والإضاءة الخلفية للرموز أو الشعارات، وإضاءة اللوحات، والإلكترونيات الاستهلاكية، والإشارات العامة. تجعله توافقه مع العمليات الآلية مثاليًا للمنتجات ذات الأحجام الكبيرة.

10. المقارنة التقنية والتمييز

يوفر استخدام تقنية AlInGaP للضوء الأخضر مزايا على مصابيح LED الخضراء التقليدية القائمة على فوسفيد الجاليوم (GaP)، حيث توفر عادةً كفاءة أعلى وإخراجًا أكثر سطوعًا. زاوية الرؤية البالغة 120 درجة أوسع من العديد من مصابيح LED \"عالية التوجيه\" المتخصصة، مما يجعلها متعددة الاستخدامات للتطبيقات التي تتطلب رؤية بزاوية واسعة. التطابق الصريح مع ملفات تعريف إعادة التدفق القياسية لـ JEDEC بالأشعة تحت الحمراء يميزه عن مصابيح LED التي قد تكون مناسبة فقط للحام اليدوي أو لحام الموجة، مما يجعله متوافقًا مع خطوط تجميع SMT الحديثة.

11. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بدون مقاومة محددة للتيار؟

ج: لا. لا يُنصح بتشغيل LED مباشرة من مصدر جهد ومن المحتمل أن يدمر الجهاز بسبب التيار الزائد. استخدم دائمًا مقاومة على التوالي أو مشغل تيار ثابت.

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

ج: طول موجة الذروة (λP) هو الطول الموجي الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد. يتم اشتقاق الطول الموجي السائد (λd) من مخطط لونية CIE ويمثل الطول الموجي الوحيد للطيف الذي يتطابق مع اللون المُدرك لـ LED. λd أكثر صلة بتحديد اللون.

س: كيف أفسر رمز التصنيف (Bin Code) في رقم القطعة؟

ج: رموز التصنيف المحددة لـ VF و IV و λd ليست مضمنة في رقم القطعة الأساسي LTST-M670KGKT. يتم تعيينها أثناء التصنيع ويجب تحديدها في وقت الطلب بناءً على جداول التصنيف المقدمة في ورقة البيانات لضمان حصولك على مصابيح LED بالخصائص المطلوبة.

س: هل الخبز ضروري دائمًا قبل اللحام؟

ج: الخبز مطلوب فقط إذا تعرضت المكونات لظروف محيطة خارج كيسها المانع للرطوبة الأصلي لأكثر من 168 ساعة. هذا لمنع تشقق العبوة الناجم عن الرطوبة أثناء عملية إعادة التدفق عالية الحرارة.

12. دراسة حالة للتصميم والاستخدام

فكر في تصميم لوحة مؤشرات حالة متعددة على وحدة تحكم صناعية. هناك حاجة إلى عشرة مصابيح LED خضراء للحالة. لضمان سطوع موحد، يجب اختيار مصابيح LED من نفس مجموعة شدة الإضاءة (مثل R1: 112-140 mcd). لتبسيط دائرة القيادة، يمكن توصيل جميع مصابيح LED على التوازي، كل منها بمقاومة محددة للتيار محسوبة لإمداد 5 فولت: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 أوم (يمكن استخدام مقاومة قياسية 130 أو 150 أوم). يجب أن يتضمن تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة هندسة الوسادة الموصى بها وتوفير بعض المسارات الصغيرة لتخفيف الحرارة. سوف يستخدم التجميع ملف تعريف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء المحدد. يضمن هذا النهج أداءً بصريًا متسقًا وتصنيعًا موثوقًا به.

13. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد LTST-M670KGKT على مادة شبه موصلة من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP). عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقق الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة. يؤدي إعادة تركيبها إلى إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأخضر. عدسة الإيبوكسي الشفافة بالماء ليست ملونة؛ وظيفتها هي حماية رقاقة أشباه الموصلات، وتشكيل نمط الإشعاع إلى زاوية رؤية واسعة، وتعزيز استخراج الضوء من الشريحة.

14. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر الاتجاه في مصابيح LED للتركيب السطحي لتطبيقات المؤشرات نحو كفاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل وحدة طاقة كهربائية)، وأحجام عبوات أصغر للوحات ذات كثافة أعلى، وتحسين اتساق اللون من خلال تصنيف أكثر دقة. هناك أيضًا دافع قوي لتحسين الموثوقية في ظل الظروف القاسية والتوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص وعالية الحرارة. يؤكد الانتقال نحو الأتمتة في جميع قطاعات التصنيع على أهمية المكونات مثل هذا المصممة للتعبئة بالشريط والبكرة ولحام إعادة التدفق، مما يقلل العمالة اليدوية ويزيد من إنتاجية واتساق الإنتاج.