ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD طراز LTST-E142TGKEKT - مقاس العبوة 2.0x1.25x0.8 مم - جهد 2.8-3.8 فولت/1.7-2.5 فولت - قدرة 76 ميغاواط/75 ميغاواط - أخضر/أحمر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مكون ثنائي باعث للضوء (LED) ذو تركيب سطحى (SMD) مصمم للتجميع الآلي على لوحات الدوائر المطبوعة. الجهاز مناسب بشكل خاص للتطبيقات ذات المساحة المحدودة عبر مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية. يجعل حجمه المصغر وتوافقه مع عمليات التصنيع الحديثة منه خيارًا متعدد الاستخدامات لوظائف المؤشر والإضاءة الخلفية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا المكون امتثاله لتوجيهات RoHS، وتعبئته في شريط قياسي صناعي بعرض 8 مم على بكرات مقاس 7 بوصات للتثبيت الآلي، والتوافق الكامل مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء. تم تكييفه مسبقًا وفقًا لمعايير حساسية الرطوبة JEDEC المستوى 3، مما يضمن الموثوقية أثناء التجميع.

تتنوع التطبيقات المستهدفة، لتشمل الاتصالات، وأتمتة المكاتب، والأجهزة المنزلية، والمعدات الصناعية. تشمل الاستخدامات المحددة مؤشرات الحالة، ومصابيح الإشارات والرموز، والإضاءة الخلفية للوحة الأمامية، حيث تكون هناك حاجة لإضاءة مدمجة وموثوقة.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يقدم هذا القسم تفصيلاً دقيقًا للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية للجهاز. يتم تحديد جميع المعلمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف أو عندها.

• تبديد الطاقة (Pd):76 ميغاواط (أخضر)، 75 ميغاواط (أحمر). هذه هي أقصى طاقة يمكن لـ LED تبديدها بشكل مستمر.
• تيار الذروة الأمامي (I_F(PEAK)):80 مللي أمبير لكلا اللونين. يُسمح بهذا فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية).
• التيار الأمامي المستمر (I_F):20 مللي أمبير (أخضر)، 30 مللي أمبير (أحمر). هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار الأمامي المستمر للتشغيل الموثوق.
• نطاق درجة الحرارة:نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين هو من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الحرارية

فهم الأداء الحراري أمر بالغ الأهمية للموثوقية والعمر الطويل.

• أقصى درجة حرارة للتقاطع (T_j):115 درجة مئوية لكلا اللونين. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة التقاطع لأشباه الموصلات هذه القيمة.
• المقاومة الحرارية، من التقاطع إلى المحيط (R_θJA):القيم النموذجية هي 145 درجة مئوية/واط (أخضر) و 155 درجة مئوية/واط (أحمر). تشير هذه المعلمة إلى مدى فعالية انتقال الحرارة من تقاطع LED إلى الهواء المحيط. تشير القيمة الأقل إلى تبديد حراري أفضل.

2.3 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية تحت ظروف الاختبار القياسية (I_F= 20 مللي أمبير).

• شدة الإضاءة (I_V):أخضر: 710-1540 مللي كانديلا (الحد الأدنى-الأقصى). أحمر: 140-420 مللي كانديلا (الحد الأدنى-الأقصى). تم القياس باستخدام مرشح يقارب استجابة العين الضوئية CIE.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):عادة 120 درجة لمصباح LED الأخضر. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_P):نموذجي 523 نانومتر (أخضر)، 630 نانومتر (أحمر).
• الطول الموجي السائد (λ_d):أخضر: 515-530 نانومتر. أحمر: 619-629 نانومتر. هذا يحدد اللون المدرك بتحمّل ±1 نانومتر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):نموذجي 25 نانومتر (أخضر)، 15 نانومتر (أحمر). يشير إلى نقاء الطيف للضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي (V_F):أخضر: 2.8-3.8 فولت. أحمر: 1.7-2.5 فولت. التحمل هو ±0.1 فولت. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند تشغيله بتيار 20 مللي أمبير.
• التيار العكسي (I_R):أقصى 10 ميكرو أمبير عند V_R= 5 فولت. لم يتم تصميم الجهاز للتشغيل العكسي؛ هذه المعلمة هي فقط للاختبار بالأشعة تحت الحمراء.

3. شرح نظام التصنيف

يتم فرز الأجهزة في مجموعات بناءً على المعلمات البصرية الرئيسية لضمان اتساق اللون والسطوع داخل دفعة الإنتاج.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

يتم تصنيف مصابيح LED وفقًا لشدة إضاءتها المقاسة عند 20 مللي أمبير.

مجموعات LED الأخضر:

• V1: 710 - 910 مللي كانديلا
• V2: 910 - 1185 مللي كانديلا
• W1: 1185 - 1540 مللي كانديلا

التحمّل داخل كل مجموعة هو ±11%.

مجموعات LED الأحمر:

• R2: 140 - 185 مللي كانديلا
• S1: 185 - 240 مللي كانديلا
• S2: 240 - 315 مللي كانديلا
• T1: 315 - 420 مللي كانديلا

التحمّل داخل كل مجموعة هو ±11%.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد (λ_d)

لمصباح LED الأخضر، يتم أيضًا تصنيف الأجهزة حسب الطول الموجي السائد للتحكم في اتساق اللون.

مجموعات الطول الموجي لـ LED الأخضر:

• AP: 515 - 520 نانومتر
• AQ: 520 - 525 نانومتر
• AR: 525 - 530 نانومتر

التحمّل لكل مجموعة طول موجي هو ±1 نانومتر.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى المنحنيات الرسومية المحددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 لتوزيع الطيف، الشكل 5 لزاوية الرؤية)، فإن تفسيراتها النموذجية حاسمة للتصميم.

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

العلاقة أسية. بالنسبة لـ LED الأخضر، يتراوح V_Fعادةً من ~2.8 فولت إلى 3.8 فولت عند 20 مللي أمبير. بالنسبة لـ LED الأحمر، يكون V_Fأقل، يتراوح من ~1.7 فولت إلى 2.5 فولت عند 20 مللي أمبير. يجب على المصممين استخدام مقاومات تحديد تيار أو مشغلات مناسبة بناءً على جهد الإمداد والقيمة المحددة لـ V_Fلمجموعة LED المستخدمة.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

تزداد شدة الإضاءة عمومًا مع زيادة التيار الأمامي ولكن ليس بشكل خطي. يمكن أن يؤدي التشغيل فوق التيار الأمامي المستمر الموصى به (20 مللي أمبير/30 مللي أمبير) إلى تسارع استهلاك اللومن، وانزياح اللون، وتقليل العمر الافتراضي بسبب الحرارة المفرطة وكثافة التيار.

4.3 خصائص درجة الحرارة

يعتمد أداء LED على درجة الحرارة. عادةً، ينخفض الجهد الأمامي (V_F) مع زيادة درجة حرارة التقاطع. والأهم من ذلك، تنخفض شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة الحرارة. الإدارة الحرارية الفعالة (عبر تخطيط PCB، مساحة النحاس، إلخ) ضرورية للحفاظ على إخراج ضوء مستقر وعمر طويل، خاصة عند التشغيل بالقرب من الحدود القصوى.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق الجهاز مع مخطط عبوة قياسي EIA. تحدد الأبعاد الرئيسية (بالمليمترات، تحمّل ±0.2 مم ما لم يُذكر) مساحة تركيبها: الطول، العرض، والارتفاع. تخصيص المسار المحدد هو: المساران 2 و 3 مخصصان لشريحة LED الخضراء (InGaN)، والمساران 1 و 4 مخصصان لشريحة LED الحمراء (AlInGaP). العدسة شفافة.

5.2 التخطيط الموصى به لوسادة التثبيت على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)

يتم توفير تصميم نمط وسادة التثبيت لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي. الالتزام بهذا التصميم الموصى به يسهل تكوين وصلة لحام جيدة أثناء إعادة التدفق، ويمنع ظاهرة "اللوح القبري"، ويساعد في تبديد الحرارة من عبوة LED إلى PCB.

5.3 تحديد القطبية

الاتجاه الصحيح حيوي. تحدد ورقة البيانات تخصيص المسار (أخضر: المساران 2،3؛ أحمر: المساران 1،4). يجب أن يشير الرسم الحريري لـ PCB وتصميم الوسادة بوضوح إلى موقع الكاثود/الأنود أو المسار 1 لمنع أخطاء التجميع.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR Reflow)

المكون متوافق مع عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الخالية من الرصاص. يتم الإشارة إلى ملف تعريف مقترح متوافق مع J-STD-020B. تشمل المعلمات الرئيسية:

• التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية كحد أقصى.
• الوقت فوق نقطة السيولة:120 ثانية كحد أقصى.
• درجة حرارة الذروة:260 درجة مئوية كحد أقصى.
• الوقت عند الذروة:10 ثوانٍ كحد أقصى (حد أقصى دورتي إعادة تدفق).

يجب توصيف ملفات التعريف لتجميع PCB المحدد.

6.2 اللحام اليدوي (مكواة اللحام)

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فالحذر الشديد مطلوب:

• درجة حرارة المكواة:300 درجة مئوية كحد أقصى.
• وقت اللحام:3 ثوانٍ كحد أقصى لكل وصلة.
• الحد:دورة لحام واحدة فقط لمنع التلف الحراري.

6.3 ظروف التخزين

حساسية الرطوبة عامل حاسم (مستوى JEDEC 3).

• الكيس المغلق:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية. الاستخدام خلال سنة واحدة من تاريخ ختم الكيس.
• بعد فتح الكيس:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. يُوصى بإكمال إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام).
• التخزين الممتد (مفتوح):قم بالتخزين في حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين.
• إعادة الخبز:إذا تم التعرض لأكثر من 168 ساعة، قم بالخبز عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام.

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد التجميع مطلوبًا، استخدم المذيبات المحددة فقط. اغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. لا تستخدم مواد كيميائية غير محددة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكون في شريط حامل بارز لآلات الالتقاط والوضع الآلي.

• عرض الشريط:8 مم.
• قطر البكرة:7 بوصات (178 مم).
• الكمية لكل بكرة:4000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• معيار التعبئة:متوافق مع مواصفات ANSI/EIA-481. يتم ختم الجيوب الفارغة بشريط غطاء.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

يتطلب LED آلية تحديد تيار. أبسط طريقة هي مقاومة متسلسلة. يتم حساب قيمة المقاومة (R_s) كالتالي: R_s= (V_{الإمداد}- V_F) / I_F. استخدم أقصى قيمة لـ V_Fمن ورقة البيانات لتصميم محافظ لضمان ألا يتجاوز I_Fالحدود حتى مع تحمّلات المكونات. بالنسبة للجهاز ثنائي اللون، فإن التحكم المستقل في التيار لكل قناة لون ضروري للتشغيل المختلط أو المتناوب.

8.2 اعتبارات واحتياطات التصميم

• قيادة التيار:قم دائمًا بالتشغيل بتيار ثابت أو استخدم مقاومة متسلسلة. لا تقم بالاتصال مباشرة بمصدر جهد أبدًا.
• الإدارة الحرارية:قم بتكبير مساحة النحاس المتصلة بوسادات LED على PCB لتعمل كمشتت حراري، خاصة لمجموعات السطوع العالي أو التشغيل المستمر.
• حماية ESD:على الرغم من عدم ذكرها صراحةً على أنها حساسة، فإن التعامل مع احتياطات ESD هو ممارسة جيدة لجميع أجهزة أشباه الموصلات.
• الجهد العكسي:لم يتم تصميم الجهاز للتشغيل بالتحيز العكسي. تأكد من القطبية الصحيحة في الدائرة.
• نطاق التطبيق:المكون مخصص للمعدات الإلكترونية القياسية. للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية (مثل الطيران، الطبية، أنظمة السلامة)، فإن التأهيل المحدد والاستشارة ضروريان.

9. المقارنة والتمييز التقني

يقدم هذا LED ثنائي اللون SMD حلاً مدمجًا في عبوة واحدة للتطبيقات التي تتطلب لونين مميزين للمؤشر (أخضر وأحمر)، مما يوفر مساحة على PCB مقارنة باستخدام مصباحي LED أحاديي اللون منفصلين. يوفر استخدام InGaN للأخضر و AlInGaP للأحمر ألوانًا مشبعة وفعالة. يميزه توافقه مع التجميع الآلي بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء عالي الحجم عن مصابيح LED التي تتطلب لحامًا يدويًا أو لحامًا بالموجة. يسمح هيكل التصنيف التفصيلي للمصممين باختيار مستويات الاتساق المناسبة لأهدافهم من حيث التكلفة والأداء.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 هل يمكنني تشغيل مصابيح LED الخضراء والحمراء في نفس الوقت بكامل تيارها؟

لا، ليس من نفس المسارات. شريحتي LED الخضراء والحمراء منفصلتان كهربائيًا، ومتصلتان بزوجين مختلفين من المسارات (2،3 للأخضر؛ 1،4 للأحمر). يجب تشغيلهما بواسطة مصادر تيار مستقلة أو بمقاومات متسلسلة منفصلة. يجب عدم تجاوز تبديد الطاقة الإجمالي للعبوة، الأمر الذي يتطلب النظر في الحرارة المشتركة من كلا الشريحتين إذا تم تشغيلهما في وقت واحد.

10.2 لماذا يختلف الجهد الأمامي للونين الأخضر والأحمر؟

الجهد الأمامي هو خاصية أساسية لفجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. للضوء الأخضر من InGaN طاقة فوتون أعلى (طول موجي أقصر) من الضوء الأحمر من AlInGaP، وهو ما يرتبط بفجوة نطاق أشباه موصلات أكبر. تؤدي فجوة النطاق الأكبر عادةً إلى جهد أمامي أعلى، مما يفسر نطاق V_Fالأعلى لـ LED الأخضر (2.8-3.8 فولت) مقارنة بـ LED الأحمر (1.7-2.5 فولت).

10.3 ماذا يعني "التكييف المسبق لمستوى JEDEC 3"؟

يعني أن المكون تم تصنيفه على أنه مستوى حساسية الرطوبة (MSL) 3 وفقًا لمعايير JEDEC. يشير هذا إلى أنه يمكن تعريض الجهاز لظروف أرضية المصنع (≤30 درجة مئوية/60% رطوبة نسبية) لمدة تصل إلى 168 ساعة (7 أيام) بعد فتح الكيس الواقي من الرطوبة دون الحاجة إلى خبز قبل لحام إعادة التدفق. يتطلب تجاوز هذه المدة الإجراء الخبزي الموضح في قسم التخزين.

10.4 كيف أفسر رموز تصنيف شدة الإضاءة (V1, W1, R2, T1، إلخ)؟

هذه تسميات اعتباطية مخصصة لنطاقات محددة من إخراج الإضاءة المقاس. على سبيل المثال، سيكون لـ LED أخضر من مجموعة "W1" شدة بين 1185 و 1540 مللي كانديلا عند تشغيله بتيار 20 مللي أمبير. يضمن طلب رمز مجموعة محدد استلامك لمصابيح LED بسطوع ضمن هذا النطاق المحدد، مما يعزز الاتساق في مظهر منتجك.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: مؤشر حالة مزدوج لموجه شبكة (Router)
يحتاج المصمم إلى مكون واحد لإظهار "الطاقة/النشاط" (أخضر) و"الخطأ/التنبيه" (أحمر) على اللوحة الأمامية للموجه. يوفر استخدام LTST-E142TGKEKT مساحة. تقوم دبابيس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة (الميكروكونترولر) بتشغيل كل لون عبر مقاومات تحديد تيار منفصلة. يشير LED الأخضر (المشغل من المسار 2، مع المسار 3 إلى الأرض) إلى التشغيل العادي بضوء ثابت أو وامض. يضيء LED الأحمر (المشغل من المسار 1، مع المسار 4 إلى الأرض) عند حدوث خطأ في النظام. تضمن زاوية الرؤية 120 درجة الرؤية من نطاق واسع. يختار المصمم مجموعة شدة متوسطة (مثل V2 للأخضر، S1 للأحمر) لسطوع كافٍ دون استهلاك طاقة مفرط. يتبع تخطيط PCB تصميم الوسادة الموصى به ويتضمن إغاثة حرارية سخية متصلة بمستوى أرضي.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

ثنائيات الإضاءة (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n، تتحد الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمواد أشباه الموصلات المستخدمة. في هذا المكون، يتم استخدام نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) لباعث الأخضر، ويستخدم فوسفيد الألومنيوم الإنديوم الغاليوم (AlInGaP) لباعث الأحمر، حيث تم اختيار كل منهما لكفاءته وخصائص لونه في مناطق الطيف الخاصة به.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر مجال مصابيح LED ذات التركيب السطحي (SMD) في التطور نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، وتحسين تجسيد اللون، وتصغير أكبر. هناك اتجاه لدمج شرائح ألوان متعددة (RGB، RGBW) في عبوة واحدة لتطبيقات الضوء الأبيض القابل للضبط أو اللون الكامل. علاوة على ذلك، فإن التقدم في مواد التغليف وتقنيات الإدارة الحرارية يدفع حدود كثافة الطاقة والموثوقية، مما يسمح باستخدام مصابيح LED SMD في تطبيقات متطلبة بشكل متزايد، بما في ذلك إضاءة السيارات ومؤشرات صناعية متخصصة. كما يؤكد السعي نحو الاستدامة على المواد والعمليات ذات التأثير البيئي الأقل.