ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-C281TGKT-2A - الأبعاد 1.6x0.8x0.35 مم - الجهد 2.5-3.1 فولت - اللون الأخضر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-C281TGKT-2A مصباح LED من نوع جهاز التركيب السطحي (SMD) مُصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة ذات المساحات المحدودة. ينتمي إلى عائلة مصابيح LED المصغرة المُحسنة لعمليات التجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB). تشمل السوق الرئيسية لهذا المكون الأجهزة الإلكترونية المحمولة والمدمجة حيث تكون مساحة اللوحة محدودة للغاية.

الميزة الأساسية لهذا الـ LED هي سماكته الاستثنائية التي تبلغ 0.35 مم فقط، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات مثل الشاشات فائقة النحافة، والإضاءة الخلفية للأزرار، ومؤشرات الحالة في الأجهزة المحمولة. يستخدم شريحة أشباه موصلات من إنيديوم جاليوم نيتريد (InGaN)، والمعروفة بإنتاج ضوء أخضر عالي السطوع بكفاءة. الجهاز متوافق بالكامل مع توجيهية تقييد المواد الخطرة (RoHS)، مما يضمن استيفائه للمعايير البيئية الدولية. يتم تعبئته على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، متوافقًا مع معايير EIA، مما يسهل التصنيع الآلي عالي السرعة (Pick-and-Place).

1.1 التطبيقات المستهدفة

هذا الـ LED متعدد الاستخدامات ويجد تطبيقًا في مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية:

• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية في الهواتف اللاسلكية، والهواتف المحمولة، وأجهزة الشبكات.
• أتمتة المكاتب:الإضاءة الخلفية لوحات المفاتيح والأزرار في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والملحقات الأخرى.
• الإلكترونيات الاستهلاكية والأجهزة المنزلية:مؤشرات الطاقة، وأضواء حالة الوظائف، والإضاءة الخلفية للشاشات.
• المعدات الصناعية:مؤشرات اللوحات وأضواء الإشارة في أنظمة التحكم.
• الشاشات الدقيقة وإضاءة الرموز:يُستخدم في شاشات المعلومات المدمجة وإضاءة الرموز.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود ويجب تجنبه في التصميم الموثوق.

• تبديد الطاقة (Pd):76 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن لحزمة الـ LED تبديدها كحرارة دون تدهور الأداء أو الموثوقية. يتجاوز هذا الحد خطر ارتفاع درجة حرارة التقاطع شبه الموصل.
• تيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي لحظي مسموح به، يُحدد عادةً في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). وهو أعلى بكثير من تصنيف التيار المستمر لمراعاة الظروف العابرة ولكن لا يجب استخدامه للتشغيل بالتيار المستمر.
• تيار الأمامي المستمر (I_F):20 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار الأمامي المستمر للتشغيل الموثوق طويل الأمد. يعد تصميم دائرة القيادة للتشغيل عند أو أقل من هذا التيار أمرًا بالغ الأهمية لعمر التشغيل.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr):-20°C إلى +80°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي سيعمل فيه الـ LED وفقًا لمواصفاته. لا يتم توصيف الأداء خارج هذا النطاق.
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg):-30°C إلى +100°C. نطاق درجة الحرارة لتخزين الجهاز عند عدم التشغيل.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:260°C لمدة 10 ثوانٍ. يحدد هذا الملف الحراري الأقصى الذي يمكن أن يتحمله الـ LED أثناء لحام إعادة التدفق، وهو أمر بالغ الأهمية لعمليات التجميع الخالية من الرصاص.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند درجة حرارة محيطة قياسية تبلغ 25°C. وهي تحدد السلوك المتوقع للجهاز في ظل ظروف التشغيل العادية.

• شدة الإضاءة (I_V):35.5 - 90 ملي كانديلا عند I_F= 2 مللي أمبير. هذا مقياس لسطوع الـ LED كما تراه العين البشرية. يشير النطاق الواسع إلى استخدام نظام تصنيف (انظر القسم 3). تستخدم حالة الاختبار مستشعرًا مُرشحًا لمطابقة منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور (0°). تشير زاوية الرؤية الواسعة مثل هذه إلى نمط انبعاث لامبرتي أو شبه لامبرتي، مناسب للإضاءة المساحية بدلاً من الحزم المركزة.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):525 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه توزيع القدرة الطيفية للضوء المنبعث في أقصى حد. إنها خاصية فيزيائية لشريحة InGaN.
• الطول الموجي السائد (λ_d):520.0 - 535.0 نانومتر عند I_F= 2 مللي أمبير. هذا مشتق من مخطط لونية CIE ويمثل الطول الموجي الفردي الذي يصف بشكل أفضل اللون المُدرك (الأخضر) للـ LED. إنه المعلمة الرئيسية لاتساق اللون.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):25 نانومتر. هذا هو عرض طيف الانبعاث عند نصف أقصى قدرة. يشير نصف العرض الأضيق إلى لون أكثر نقاءً طيفيًا وتشبعًا.
• الجهد الأمامي (V_F):2.5 - 3.1 فولت عند I_F= 2 مللي أمبير. انخفاض الجهد عبر الـ LED عند التشغيل بالتيار المحدد. يتطلب هذا النطاق تصميمًا دقيقًا لدائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R= 5 فولت. لم يتم تصميم مصابيح LED للتشغيل بالتحيز العكسي. تشير هذه المعلمة إلى تيار تسرب صغير في حالة تطبيق جهد عكسي عن طريق الخطأ. تحذر ورقة البيانات صراحةً من أن الجهاز لم يُصمم للتشغيل العكسي.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معلمات رئيسية. يسمح هذا للمصممين باختيار مكونات تلبي متطلبات محددة للون والسطوع والجهد الأمامي.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (V_F)

يتم تعريف المجموعات بخطوات 0.1 فولت من 2.5 فولت إلى 3.1 فولت عند تيار اختبار 2 مللي أمبير. على سبيل المثال، تتضمن مجموعة التصنيف '10' مصابيح LED ذات V_Fبين 2.5 فولت و 2.6 فولت، بينما تتضمن '13' تلك التي بين 3.0 فولت و 3.1 فولت. يتم تطبيق تسامح ±0.1 فولت على كل مجموعة. يمكن أن يساعد اختيار مصابيح LED من مجموعة V_Fضيقة في ضمان سطوع موحد عند تشغيل عدة مصابيح LED على التوازي.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

يتم تعريف مجموعات لشدة الإضاءة المقاسة عند 2 مللي أمبير. تتراوح الرموز من 'N2' (35.5-45 ملي كانديلا) إلى 'Q1' (71-90 ملي كانديلا). يتم تطبيق تسامح ±15% على كل مجموعة. يعد هذا التصنيف حاسمًا للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا مُدركًا متسقًا عبر عدة مؤشرات أو مناطق إضاءة خلفية.

3.3 تصنيف الصبغة (الطول الموجي السائد)

يضمن هذا التصنيف اتساق اللون. يتم تصنيف الطول الموجي السائد بخطوات 5 نانومتر: 'AP' (520.0-525.0 نانومتر)، و 'AQ' (525.0-530.0 نانومتر)، و 'AR' (530.0-535.0 نانومتر). يتم الحفاظ على تسامح ضيق ±1 نانومتر لكل مجموعة. بالنسبة للتطبيقات التي يكون فيها مطابقة الألوان أمرًا بالغ الأهمية (مثل الشاشات متعددة الألوان أو إشارات المرور)، فإن تحديد مجموعة صبغة ضيقة أمر ضروري.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية الضرورية لفهم سلوك الجهاز في ظل ظروف مختلفة. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص، يتم تحليل آثارها أدناه.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يُظهر هذا المنحنى العلاقة الأسية بين التيار والجهد للديود شبه الموصل. بالنسبة لـ LED، سيوضح جهد التشغيل (حوالي 2.5-3.1 فولت) وكيف يزيد V_Fمع زيادة I_F. المنحنى حيوي لتصميم محدد تيار مناسب، حيث أن مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. يمكن أن يؤدي تغيير صغير في الجهد إلى تغيير كبير في التيار، مما قد يتجاوز التصنيفات القصوى.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يُظهر هذا الرسم البياني عادةً أن شدة الإضاءة تزداد تقريبًا بشكل خطي مع التيار الأمامي في نطاق التشغيل العادي (على سبيل المثال، حتى 20 مللي أمبير). ومع ذلك، قد تبلغ الكفاءة (لومن لكل واط) ذروتها عند تيار أقل من التصنيف الأقصى. يؤدي التشغيل فوق نقطة الذروة هذه إلى توليد المزيد من الحرارة مقابل عوائد متناقصة في إخراج الضوء، مما يقلل من الموثوقية العامة.

4.3 التوزيع الطيفي

سيظهر الرسم البياني الطيفي ذروة واحدة تتمحور حول 525 نانومتر بعرض مميز (Δλ) يبلغ حوالي 25 نانومتر. وهذا يؤكد الانبعاث الأخضر أحادي اللون من شريحة InGaN. يؤثر شكل واتساع الطيف على نقاء اللون وكيفية مزج ضوء الـ LED مع ألوان أخرى.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد الحزمة

يتميز الـ LED ببصمة SMD مدمجة. تشمل الأبعاد الرئيسية (جميعها بالميليمتر، تسامح ±0.1 مم ما لم يُذكر) حجم الجسم حوالي 1.6 مم في الطول و 0.8 مم في العرض. الميزة الأكثر بروزًا هي ارتفاعه الذي يبلغ 0.35 مم فقط، مما يجعله مؤهلاً كـ "فائق النحافة". تتميز الحزمة بعدسة شفافة بالماء، لا تبعثر الضوء، مما يسمح بالحفاظ على نمط الانبعاث الأصلي للشريحة (زاوية رؤية 130°).

5.2 وسادة التثبيت الموصى بها للـ PCB

توفر ورقة البيانات تصميم نمط اللحام للـ PCB. هذا النمط حاسم لضمان تكوين وصلة لحام صحيحة أثناء إعادة التدفق، وتوفير اتصال كهربائي جيد، وقوة ميكانيكية، وتبديد حراري. يساعد اتباع تخطيط الوسادة الموصى به في منع ظاهرة "الشمعدان" (رفع أحد الطرفين) ويضمن محاذاة متسقة.

5.3 تحديد القطبية

تحتوي مصابيح LED SMD على أنود (+) وكاثود (-). يشير مخطط ورقة البيانات عادةً إلى القطبية، غالبًا عن طريق تمييز جانب الكاثود من الحزمة أو إظهار اتجاه الشريحة الداخلي. القطبية الصحيحة إلزامية للتشغيل.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ظروف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، يُوصى بملف حراري محدد. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260°C، ويجب أن يقتصر الوقت فوق 260°C على 10 ثوانٍ كحد أقصى. مرحلة التسخين المسبق (على سبيل المثال، 150-200°C) ضرورية لتسخين التجميع تدريجيًا وتفعيل مادة التنظيف في معجون اللحام. يجب توصيف الملف للتجميع المحدد للـ PCB، حيث يؤثر سمك اللوحة وكثافة المكونات ونوع الفرن على النتيجة. تشير ورقة البيانات إلى التوافق مع معايير JEDEC لملفات إعادة التدفق.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب أن يتم بحذر شديد. الحد الأقصى الموصى به لدرجة حرارة طرف مكواة اللحام هو 300°C، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ لكل وصلة. يمكن أن تتسبب الحرارة الزائدة في إتلاف حزمة الإيبوكسي للـ LED والوصلات السلكية الداخلية.

6.3 التنظيف

يجب استخدام مواد التنظيف المحددة فقط. المذيبات الموصى بها هي الإيثانول أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية، مع تقييد وقت الغمر بأقل من دقيقة واحدة. يمكن للمواد الكيميائية القاسية أو غير المحددة أن تسبب تشققًا أو تعتيمًا أو تلفًا لعدسة الـ LED ومادة الحزمة.

6.4 التخزين والتعامل

• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب التعامل معها باستخدام أسوارع معصم، وقفازات مضادة للكهرباء الساكنة، وعلى محطات عمل مؤرضة بشكل صحيح.
• حساسية الرطوبة:الحزمة حساسة للرطوبة. يجب تخزين البكرات غير المفتوحة عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. بمجرد فتح الكيس الأصلي المضاد للرطوبة، يتم تصنيف مصابيح LED عند مستوى حساسية الرطوبة (MSL) 2a، مما يعني أنه يجب لحامها خلال 672 ساعة (28 يومًا) من التعرض لظروف المصنع المحيطة (≤30°C/60% رطوبة نسبية). للتخزين لفترة أطول بعد الفتح، يجب الاحتفاظ بها في حاوية محكمة الغلق مع مجفف. إذا تجاوز وقت التعرض 672 ساعة، فإنه يلزم تجفيف مسبق عند 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الانتفاش" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED على شريط حامل بارز بشريط غطاء واقي. عرض الشريط 8 مم، ملفوف على بكرة قياسية قطرها 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، مما يضمن التوافق مع معدات التجميع الآلي.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

يجب تشغيل الـ LED باستخدام مصدر تيار ثابت أو من خلال مقاومة تحديد تيار متصلة على التوالي مع مصدر جهد. يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F. من الأهمية بمكان استخدام أقصى V_Fمن المجموعة أو ورقة البيانات لضمان ألا يتجاوز التيار الحد حتى مع أسوأ حالات تسامح المكونات. على سبيل المثال، مع مصدر جهد 5 فولت، و V_Fبقيمة 3.1 فولت، و I_Fمطلوب بقيمة 20 مللي أمبير: R = (5 - 3.1) / 0.02 = 95 أوم. سيكون المقاوم القياسي 100 أوم خيارًا آمنًا، مما يؤدي إلى تيار أقل قليلاً.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (76 ملي واط كحد أقصى)، فإن التصميم الحراري المناسب يطيل عمر التشغيل. تأكد من استخدام وسادة الـ PCB الموصى بها، حيث تعمل كمشتت حراري. تجنب وضع الـ LED بالقرب من المكونات الأخرى المولدة للحرارة. يؤدي التشغيل بتيارات أقل (على سبيل المثال، 10 مللي أمبير بدلاً من 20 مللي أمبير) إلى تقليل التسخين الداخلي بشكل كبير ويمكن أن يزيد بشكل كبير من عمر التشغيل.

8.3 التصميم البصري

توفر زاوية الرؤية البالغة 130 درجة إضاءة واسعة ومتساوية. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب حزمة ضوئية أكثر تركيزًا، ستكون البصريات الثانوية الخارجية (العدسات) ضرورية. توفر العدسة الشفافة بالماء أعلى إخراج ضوئي ممكن ولكنها قد تسبب صورة شريحة ساطعة مرئية ("بقعة ساخنة"). إذا كانت هناك حاجة إلى إضاءة منتشرة وموحدة، ففكر في استخدام مصابيح LED بعدسة مبعثرة أو إضافة دليل ضوء/فيلم مبعثر في التطبيق.

9. المقارنة التقنية والتمييز

عامل التمييز الأساسي لـ LTST-C281TGKT-2A هو ارتفاعه الفائق النحافة البالغ 0.35 مم. مقارنة بمصابيح LED SMD القياسية مثل حزم 0603 (ارتفاع 0.8 مم) أو حتى 0402 (ارتفاع 0.6 مم)، يتيح هذا الجهاز تصميمات ذات قيود صارمة على الارتفاع (Z-height). يوفر استخدام شريحة InGaN سطوعًا وكفاءة أعلى مقارنة بالتقنيات الأقدم مثل AlGaInP للضوء الأخضر في حجم حزمة مماثل. تجعل توافقها مع عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية والتغليف بالشريط والبكرة بديلاً مباشرًا للعديد من التصميمات الحالية التي تسعى إلى التصغير أو ترقيات الأداء.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED عند 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: نعم، 20 مللي أمبير هو الحد الأقصى الموصى به للتيار الأمامي المستمر. للحصول على أقصى موثوقية وعمر تشغيلي، فكر في التشغيل بتيار أقل، مثل 10-15 مللي أمبير.

س: لماذا يوجد نطاق واسع جدًا في شدة الإضاءة (من 35.5 إلى 90 ملي كانديلا)؟

ج: هذا يعكس عملية التصنيف. يجب عليك تحديد رمز مجموعة IV المطلوب (N2, P1, P2, Q1) عند الطلب للحصول على مصابيح LED ضمن نطاق سطوع محدد.

س: كيف يمكنني ضمان لون متسق عبر عدة مصابيح LED في منتجي؟

ج: حدد رمز مجموعة صبغة ضيق (على سبيل المثال، AQ فقط) عند الطلب. يضمن ذلك أن جميع مصابيح LED لها طول موجي سائد ضمن نطاق 5 نانومتر، مما يؤدي إلى لون أخضر متسق بصريًا.

س: يبلغ ذروة ملف فرن إعادة التدفق لدي 250°C. هل هذا مقبول؟

ج: نعم، درجة الحرارة القصوى البالغة 250°C أقل من التصنيف الأقصى البالغ 260°C وهي مقبولة عمومًا، بشرط التحكم في الجوانب الأخرى للملف (الوقت فوق نقطة الانصهار، معدلات الارتفاع).

11. مثال عملي لحالة الاستخدام

السيناريو: الإضاءة الخلفية لوحة مفاتيح غشائية لجهاز طبي.

يتطلب الجهاز إضاءة خلفية خضراء رفيعة وموثوقة لمفاتيحه. تم اختيار LTST-C281TGKT-2A لارتفاعه البالغ 0.35 مم، والذي يتناسب مع البنية الطبقية لمفتاح الغشاء. تم اختيار مصابيح LED من مجموعة الشدة "Q1" ومجموعة الصبغة "AQ" لضمان إضاءة خضراء ساطعة وموحدة ومتسقة عبر جميع المفاتيح. يتم وضعها على لوحة دوائر مطبوعة مرنة وتشغيلها عبر دائرة متكاملة محدد تيار عند 15 مللي أمبير لكل منها لتحقيق التوازن بين السطاع والموثوقية طويلة الأمد. يخضع التجميع لعملية إعادة تدفق بالأشعة تحت الحمراء ذات ملف حراري محدد بعناية، ويتم تخزين مصابيح LED في خزانة جافة قبل الاستخدام للامتثال لمتطلبات MSL.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

مصابيح الثنائيات الباعثة للضوء (LED) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n لمادة أشباه الموصلات (InGaN في هذه الحالة)، تتحد الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة. تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (جسيمات ضوئية). يتم تحديد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. يُستخدم InGaN بشكل شائع لإنتاج الضوء في المناطق الزرقاء والخضراء والسيان من الطيف. يتم هندسة التشويب والهيكل المحدد للشريحة لتحقيق كفاءة عالية واللون الأخضر المطلوب عند 525 نانومتر.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر اتجاه مصابيح LED SMD للإلكترونيات الاستهلاكية نحو مزيد من التصغير، وزيادة الكفاءة (لومن لكل واط)، وموثوقية أعلى. يسمح الانتقال إلى حزم فائقة النحافة مثل سماكة 0.35 مم التي تمت مناقشتها هنا بمنتجات نهائية أكثر نحافة. هناك أيضًا تركيز على تحسين اتساق اللون وتوسيع نطاقات الألوان لتطبيقات العرض. علاوة على ذلك، فإن دمج دوائر القيادة أو رقائق LED متعددة داخل حزمة واحدة (مثل مصابيح LED RGB) هو اتجاه متزايد لتبسيط تصميم النظام. تعد تكنولوجيا أشباه الموصلات الأساسية، خاصة لمصابيح LED الخضراء، مجالًا للبحث النشط لسد "الفجوة الخضراء" وتحقيق كفاءات مماثلة لمصابيح LED الزرقاء والحمراء.