ورقة بيانات LED SMD أخضر ذو عدسة منتشرة LTST-E681UGWT - أبعاد العبوة - جهد أمامي 3.8 فولت - تيار 30 مللي أمبير - تبديد طاقة 114 مللي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لصمام ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع جهاز السطح (SMD). يتميز المكون بعدسة منتشرة مصممة لتوفير توزيع ضوئي واسع وموحد، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة متساوية بدلاً من شعاع مركز. يستخدم مصدر الضوء مادة شبه موصلة من نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، المصممة هندسيًا لبعث الضوء في طيف الطول الموجي الأخضر. تم تصميم المنتج ليكون متوافقًا مع عمليات التجميع الإلكتروني الحديثة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا LED امتثاله للوائح البيئية، وتنسيق تغليفه المناسب للتصنيع الآلي بكميات كبيرة، وتوافقه مع عمليات اللحام القياسية بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء. تجعل هذه الميزاته خيارًا مثاليًا للإلكترونيات الاستهلاكية، ومصابيح المؤشرات العامة، والإضاءة الخلفية للوحات والشاشات، وتطبيقات متنوعة أخرى ضمن معدات المكاتب، وأجهزة الاتصالات، والأجهزة المنزلية التي تتطلب إضاءة خضراء موثوقة ومتسقة.

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

يتم تعريف أداء LED تحت ظروف درجة الحرارة المحيطة القياسية (25 درجة مئوية). يعد فهم هذه المعلمات أمرًا بالغ الأهمية لتصميم الدائرة الكهربائية بشكل صحيح وتحقيق الأداء المتوقع.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود ويجب تجنبه لتحقيق أداء طويل الأمد موثوق.

• تبديد الطاقة (Pd):114 مللي واط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن للجهاز تبديدها بأمان على شكل حرارة.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):100 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي لحظي، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 1 مللي ثانية).
• التيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر للتشغيل في حالة الاستقرار.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي صُمم الجهاز للعمل ضمنه.
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة لتخزين الجهاز عندما لا يكون قيد التشغيل.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند نقطة التشغيل الموصى بها (I_F= 30 مللي أمبير، T_a=25 درجة مئوية).

• شدة الإضاءة (I_V):1120 - 2800 مللي كانديلا (mcd). يحدد هذا السطوع الملحوظ لـ LED كما يقيسه مستشعر مُرشح لمطابقة استجابة العين البشرية للضوء. يشير النطاق الواسع إلى استخدام نظام تصنيف (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور. تؤكد زاوية 120 درجة أن العدسة المنتشرة توفر نمط رؤية واسع جدًا.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_P):518 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج القدرة الطيفية لـ LED في أقصى حد له.
• الطول الموجي السائد (λ_d):520 - 535 نانومتر. مشتق من مخطط لونية CIE، هذا هو الطول الموجي الفردي الذي يصف بشكل أفضل اللون الملحوظ للضوء. إنه المعلمة الرئيسية لتحديد اللون.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):35 نانومتر. يشير هذا إلى عرض النطاق الطيفي، أو نطاق الأطوال الموجية المنبعثة. قيمة 35 نانومتر نموذجية لـ LED أخضر من نوع InGaN.
• الجهد الأمامي (V_F):3.3 فولت (نموذجي)، 3.8 فولت (أقصى) عند 30 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند التشغيل بالتيار المحدد. إنه أمر بالغ الأهمية لحساب قيمة المقاوم المحدد للتيار اللازمة.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (أقصى) عند V_R= 5 فولت. لم يتم تصميم الجهاز للعمل بتحيز عكسي؛ تحدد هذه المعلمة ببساطة تيار التسرب تحت جهد عكسي صغير.

3. شرح نظام رموز التصنيف

بسبب الاختلافات الكامنة في تصنيع أشباه الموصلات، يتم فرز LEDs إلى فئات أداء بعد الإنتاج. يضمن هذا الاتساق ضمن دفعة محددة. يتم تصنيف ثلاث معلمات رئيسية.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي

تصنف الفئات من D7 إلى D11 LEDs بناءً على انخفاض الجهد الأمامي عند 30 مللي أمبير. على سبيل المثال، تحتوي الفئة D9 على LEDs ذات V_Fبين 3.2 فولت و 3.4 فولت. يتم تطبيق تسامح ±0.1 فولت على كل حد للفئة. يعد اختيار LEDs من نفس فئة الجهد أمرًا مهمًا للتطبيقات التي يتم فيها توصيل عدة LEDs على التوازي لضمان توزيع موحد للتيار.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

تصنف الفئات W1، W2، X1، و X2 ناتج السطوع. على سبيل المثال، تحتوي الفئة X2 على ألمع LEDs بشدة بين 2240 و 2800 مللي كانديلا. يتم تطبيق تسامح ±11٪ على نطاق كل فئة. يسمح هذا التصنيف للمصممين باختيار درجة سطوع مناسبة لتطبيقهم، مما يضمن الاتساق البصري.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

تصنف الفئات AP، AQ، و AR LEDs حسب ظلها الدقيق للأخضر، المحدد بواسطة الطول الموجي السائد. تغطي الفئة AP 520.0-525.0 نانومتر (أخضر مزرق قليلاً)، بينما تغطي الفئة AR 530.0-535.0 نانومتر (أخضر مصفر). التسامح هو ±1 نانومتر. هذا أمر بالغ الأهمية للتطبيقات الحساسة للألوان حيث يكون لون معين مطلوبًا.

4. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالعبوة

4.1 أبعاد العبوة

يتوافق LED مع بصمة عبوة قياسية EIA. يتم توفير جميع الأبعاد الحرجة لتصميم وسادة PCB ووضع المكون في رسومات ورقة البيانات، بما في ذلك طول الجسم، والعرض، والارتفاع، وتباعد الأطراف. التسامح عادة ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. العدسة المنتشرة مدمجة في جسم العبوة.

4.2 تحديد القطبية وتصميم الوسادة

المكون مستقطب. يتم تحديد الكاثود عادة بواسطة علامة مرئية على العبوة، مثل شق، أو نقطة خضراء، أو زاوية مقطوعة على العدسة. يتم توفير تخطيط وسادة التثبيت الموصى به على PCB لضمان تكوين وصلة لحام صحيحة واستقرار ميكانيكي أثناء وبعد عملية اللحام بإعادة التدفق. يأخذ تصميم الوسادة في الاعتبار تخفيف الحرارة وسحب اللحام.

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 معلمات اللحام بإعادة التدفق

الجهاز متوافق مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، بما في ذلك اللحام الخالي من الرصاص. يتم اقتراح ملف تعريف موصى به، متوافق مع المعيار J-STD-020B. تشمل المعلمات الرئيسية:

• درجة حرارة التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية.
• وقت التسخين المسبق:120 ثانية كحد أقصى.
• درجة حرارة الجسم القصوى:260 درجة مئوية كحد أقصى.
• الوقت فوق نقطة السيولة:المدة الموصى بها وفقًا لمواصفات معجون اللحام.

يركز ملف التعريف على زيادة وتبريد مضبوطين لتقليل الصدمة الحرارية.

5.2 ملاحظات اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد:

• درجة حرارة مكواة اللحام:300 درجة مئوية كحد أقصى.
• وقت التلامس:3 ثوانٍ كحد أقصى لكل طرف.
• التكرار:يجب إجراء اللحام مرة واحدة فقط لتجنب إتلاف العبوة أو رابطة القالب الداخلية.

5.3 ظروف التخزين والتعامل

تعتبر LEDs حساسة للرطوبة. يتم فرض ظروف تخزين محددة لمنع "التفرقع" (تشقق العبوة) أثناء إعادة التدفق بسبب الرطوبة الممتصة.

• العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤70٪ رطوبة نسبية (RH). استخدم خلال عام واحد.
• العبوة المفتوحة:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤60٪ رطوبة نسبية. إذا تعرضت للهواء المحيط لأكثر من 168 ساعة، يلزم تجفيفها عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لطرد الرطوبة.
• للتخزين الممتد بعد الفتح، استخدم حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو مجفف مملوء بالنيتروجين.

5.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُسمح بغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المنظفات الكيميائية غير المحددة في إتلاف العبوة البلاستيكية أو العدسة.

6. معلومات التعبئة والطلب

6.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات بتنسيق متوافق مع آلات الاختيار والوضع الآلية.

• عرض الشريط:8 مم.
• قطر البكرة:7 بوصات (178 مم).
• الكمية لكل بكرة:2000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• تتبع التعبئة مواصفات ANSI/EIA-481. يتم إغلاق الجيوب الفارغة في شريط الناقل بشريط غطاء علوي لحماية المكونات.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 تصميم دائرة القيادة

LED هو جهاز يعمل بالتيار. ناتجه الضوئي هو في الأساس دالة للتيار الأمامي (I_F)، وليس الجهد. لذلك، لا يُنصح بتشغيله بمصدر جهد ثابت لأنه قد يؤدي إلى هروب حراري وتدمير. الطريقة القياسية والأكثر موثوقية هي استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي عند التشغيل من مصدر جهد (مثل V_CC= 5 فولت أو 3.3 فولت). يتم حساب قيمة المقاوم (R_S) باستخدام قانون أوم: R_S= (V_CC- V_F) / I_F. بالنسبة لعدة LEDs، يُنصح بشدة باستخدام مقاوم منفصل لكل LED متصل على التوازي لضمان توزيع موحد للتيار والسطوع، حيث يمكن أن يختلف الجهد الأمامي (V_F) قليلاً حتى داخل نفس الفئة.

7.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض نسبيًا (114 مللي واط كحد أقصى)، إلا أن التصميم الحراري المناسب يطيل عمر LED ويحافظ على ناتج بصري مستقر. تأكد من أن تصميم وسادة PCB يوفر تخفيفًا حراريًا كافيًا لتبديد الحرارة إلى اللوحة. سيؤدي تشغيل LED عند أو بالقرب من تصنيف التيار الأقصى (30 مللي أمبير) أو في درجات حرارة محيطة عالية (تقترب من +85 درجة مئوية) إلى تقليل ناتجه الضوئي ويحتمل أن يقصر عمره الافتراضي. تخفيض تصنيف تيار التشغيل هو ممارسة شائعة للتطبيقات عالية الموثوقية.

7.3 التكامل البصري

توفر زاوية الرؤية 120 درجة للعدسة المنتشرة نمط ضوء واسع وناعم. هذا يجعلها مناسبة للتطبيقات التي يُقصد فيها مشاهدة LED نفسه مباشرة كمؤشر أو حيث تكون هناك حاجة لإضاءة خلفية متساوية لمنطقة صغيرة أو رمز. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب ضوءًا أكثر تركيزًا، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (مثل عدسة منفصلة). تساعد العدسة المنتشرة أيضًا في تقليل ظهور نقطة القالب الساطعة، مما يخلق سطح إشعاع أكثر اتساقًا.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بـ LEDs ذات العدسات الشفافة، فإن هذا المتغير ذو العدسة المنتشرة يتنازل عن شدة المحور القصوى (كانديلا) مقابل زاوية رؤية أوسع بكثير وأكثر اتساقًا. هذا اختيار وظيفي، وليس نقصًا في الأداء. مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم مثل LEDs الخضراء من فوسفيد الغاليوم (GaP)، يقدم الجهاز القائم على InGaN كفاءة إضاءة أعلى بكثير (ناتج ضوئي أكثر سطوعًا لنفس التيار) ولون أخضر أكثر تشبعًا ونقاءً. يميزه توافقه مع اللحام الخالي من الرصاص وإعادة التدفق عالي الحرارة عن LEDs ذات الثقب المار الأقدم أو الأجهزة التي تتطلب لحامًا يدويًا، مما يجعله متوافقًا مع خطوط تجميع SMT الآلية الحديثة.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

9.1 ما المقاوم الذي يجب أن أستخدمه مع مصدر طاقة 5 فولت؟

باستخدام V_Fالنموذجي 3.3 فولت و I_Fالمطلوب 20 مللي أمبير (لعمر أطول)، يكون الحساب: R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 أوم. أقرب قيمة قياسية هي 82 أوم أو 100 أوم. أعد حساب التيار الفعلي باستخدام المقاوم المختار وقيم V_Fالحد الأقصى/الأدنى من الفئة للتأكد من بقائه ضمن الحدود الآمنة.

9.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED باستخدام دبوس متحكم دقيق 3.3 فولت؟

هذا ممكن ولكنه صعب. V_Fالنموذجي (3.3 فولت) يساوي مصدر الطاقة، مما لا يترك هامش جهد لمقاوم على التوالي عند تيار التشغيل المطلوب. قد يضيء LED بشكل خافت أو لا يضيء على الإطلاق، خاصة إذا كان V_Fفي الطرف الأعلى من النطاق (حتى 3.8 فولت). يُوصى بدائرة قيادة LED مخصصة أو محول رفع للعمل بكفاءة من خط 3.3 فولت.

9.3 لماذا تكون ظروف التخزين صارمة جدًا؟

يمكن لعبوة الإيبوكسي البلاستيكية امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء التسخين السريع لعملية اللحام بإعادة التدفق، يمكن لهذه الرطوبة المحتبسة أن تتبخر على الفور، مما يخلق ضغطًا داخليًا مرتفعًا. يمكن أن يتسبب ذلك في تشقق العبوة ("تأثير الفشار") أو انفصال الطبقات، مما يؤدي إلى فشل فوري أو تقليل الموثوقية طويلة الأمد. تمنع إجراءات التخزين والتجفيف امتصاص الرطوبة.

10. مبدأ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في هذا LED على الإضاءة الكهربائية في وصلة p-n شبه موصلة من InGaN. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج للوصلة، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحن هذه، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN) في المنطقة النشطة طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأخضر. العدسة المنتشرة مصنوعة من راتنج إيبوكسي يحتوي على جسيمات مبعثرة تعمل على عشوائية اتجاه الضوء المنبعث، مما يوسع زاوية الرؤية.

11. اتجاهات الصناعة

تواصل صناعة LED التركيز على زيادة الفعالية الضوئية (لومن لكل واط)، وتحسين تجسيد الألوان، وتقليل التكلفة. بالنسبة لـ LEDs من نوع المؤشرات SMD، تشمل الاتجاهات التصغير الإضافي (أحجام عبوات أصغر مثل 0402 و 0201)، وموثوقية أعلى للتطبيقات السياراتية والصناعية، وتطوير فئات أداء أكثر اتساقًا وأضيق لمساعدة المصممين في تحقيق نتائج بصرية موحدة. كما يدفع التوجه نحو مستويات أعلى من الأتمتة في التجميع نحو تغليف أكثر متانة يمكنه تحمل ملفات إعادة التدفق الأكثر تطلبًا.