ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-C950TGKT - إنغان أخضر فائق السطوع - 20 مللي أمبير - 76 مللي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لمصباح LED عالي الأداء مُصمم للتثبيت السطحي، مخصص للتطبيقات الإلكترونية الحديثة. يستخدم الجهاز شريحة أشباه موصلات متقدمة من نوع إنغان (InGaN) لإنتاج ضوء أخضر ساطع. يُعد شكله المصغر وحزمته القياسية مثاليين لعمليات التجميع الآلي والتصاميم ذات المساحات المحدودة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا المصباح الـ LED شدته الضوئية الاستثنائية، وامتثاله للوائح البيئية، وبنائه المتين المناسب للتصنيع بكميات كبيرة. تم تصميمه لتلبية متطلبات معدات الالتقاط والوضع الآلي، وتحمل ظروف لحام إعادة التدفق القياسية بالأشعة تحت الحمراء (IR)، وهو أمر بالغ الأهمية لتجميع لوحات الدوائر المطبوعة بكفاءة.

يشمل السوق المستهدف مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية أجهزة الاتصالات مثل الهواتف المحمولة واللاسلكية، ومعدات الحوسبة المحمولة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأنظمة البنية التحتية للشبكات، والأجهزة المنزلية المتنوعة، وتطبيقات اللافتات أو العروض الداخلية. كما أن موثوقيته وسطوعه يجعله مناسبًا أيضًا للإشارة إلى الحالة، وإضاءة خلفية لوحة المفاتيح، والتكامل في الشاشات الدقيقة.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يُفصل هذا القسم الحدود القصوى المطلقة والخصائص التشغيلية لمصباح الـ LED. يتم تحديد جميع المعلمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تُحدد التقييمات القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل المستمر عند هذه الحدود أو بالقرب منها. التقييمات كالتالي:

• تبديد الطاقة (Pd):76 مللي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للجهاز تبديدها على شكل حرارة.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):100 مللي أمبير. يُسمح بهذا التيار فقط في ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):20 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل بالتيار المستمر.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -20°C إلى +80°C. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن هذا النطاق لدرجة الحرارة المحيطة.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -30°C إلى +100°C.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:يتحمل درجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة 10 ثوانٍ، وهو المعيار لعمليات التجميع الخالية من الرصاص.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يسرد الجدول التالي معلمات الأداء النموذجية والمضمونة في ظل ظروف التشغيل العادية (I_F= 20 مللي أمبير، Ta=25°C).

• الشدة الضوئية (I_V):تتراوح من حد أدنى 1120 ميللي كانديلا إلى حد أقصى 7100 ميللي كانديلا، مع وجود القيم النموذجية ضمن هذا النطاق الواسع. يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):25 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة الضوئية إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور المركزي. تشير إلى نمط حزمة ضوئية مركزة نسبيًا.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):530 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه الناتج الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d):من 520 نانومتر إلى 535 نانومتر. هذه المعلمة، المُشتقة من مخطط لونية CIE، تُحدد اللون المُدرك للضوء وهي أكثر صلة بتحديد اللون من طول موجة الذروة.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):35 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي (V_F):من 2.8 فولت إلى 3.8 فولت عند 20 مللي أمبير. انخفاض الجهد عبر الـ LED أثناء التشغيل.
• التيار العكسي (I_R):أقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت. لم يتم تصميم الجهاز للعمل بالتحيز العكسي؛ هذا الاختبار مخصص للتحقق من الجودة فقط.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح الـ LED إلى فئات أداء بناءً على معلمات رئيسية. يسمح ذلك للمصممين باختيار قطع تلبي متطلبات الدائرة المحددة.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (V_F)

يتم تصنيف مصابيح الـ LED حسب انخفاض الجهد الأمامي عند 20 مللي أمبير. تمثل رموز الفئات (من D7 إلى D11) نطاقات جهد متزايدة من 2.8V-3.0V حتى 3.6V-3.8V، مع تسامح ±0.1V لكل فئة. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دوائر تحديد التيار وضمان سطوع موحد في المصفوفات المتوازية.

3.2 تصنيف الشدة الضوئية (I_V)

هذا هو التصنيف الأساسي للسطوع. تمثل الرموز W، X، Y، و Z نطاقات شدة دنيا/قصوى تصاعدية من 1120-1800 ميللي كانديلا حتى 4500-7100 ميللي كانديلا، مع تسامح ±15% لكل فئة. يعتمد الاختيار على مستوى السطوع المطلوب للتطبيق.

3.3 تصنيف اللون (الطول الموجي السائد)

يتم تصنيف مصابيح الـ LED حسب نقطة اللون باستخدام الطول الموجي السائد. تسمح الرموز AP (520-525 نانومتر)، و AQ (525-530 نانومتر)، و AR (530-535 نانومتر) بالاختيار لمتطلبات اللون الأخضر المحددة، مع تسامح ضيق ±1 نانومتر لكل فئة. يضمن هذا اتساق اللون في التطبيقات التي تستخدم فيها عدة مصابيح LED جنبًا إلى جنب.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في ورقة البيانات، يتم وصف العلاقات النموذجية بين المعلمات الرئيسية أدناه.

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

يُظهر الـ LED خاصية I-V غير خطية نموذجية للثنائيات. يزداد الجهد الأمامي (V_F) مع التيار ولكنه يبقى ضمن نطاقات الفئات المحددة عند تيار التشغيل الاسمي 20 مللي أمبير. سيؤدي التشغيل فوق الحد الأقصى المطلق للتيار إلى ارتفاع V_Fبشكل أكثر حدة وتوليد حرارة مفرطة.

4.2 الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي

يكون الناتج الضوئي (الشدة الضوئية) متناسبًا تقريبًا مع التيار الأمامي في نطاق تشغيله الطبيعي. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة التأثيرات الحرارية. يضمن تشغيل الـ LED عند تصنيفه 20 مللي أمبير الأداء الأمثل وطول العمر.

4.3 الخصائص الحرارية

مثل جميع أشباه الموصلات، يعتمد أداء الـ LED على درجة الحرارة. عادةً ما يكون للجهد الأمامي (V_F) معامل حراري سالب، مما يعني أنه ينخفض قليلاً مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. والأهم من ذلك، تنخفض الشدة الضوئية مع زيادة درجة الحرارة. يُعد الإدارة الحرارية المناسبة في التطبيق أمرًا ضروريًا للحفاظ على سطوع ثابت وموثوقية الجهاز على مدى نطاق درجة حرارة التشغيل المحدد.

5. المعلومات الميكانيكية والحزم

5.1 أبعاد الحزمة وتحديد القطبية

يتوافق الجهاز مع مخطط حزمة SMD قياسي في الصناعة. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم الجسم، وتباعد الأطراف، والارتفاع الكلي. عادةً ما يتم تحديد الكاثود بواسطة علامة مرئية على الحزمة، مثل شق، أو نقطة، أو صبغة خضراء على منطقة العدسة المقابلة. يُعد التوجيه الصحيح للقطبية أثناء التجميع إلزاميًا للوظيفة السليمة.

5.2 نمط اللوحة الموصى به

يتم توفير تخطيط مقترح لوسادات لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) لضمان لحام موثوق واستقرار ميكانيكي. يأخذ هذا النمط في الاعتبار البصمة المكونة ويسهل تكوين حشوة لحام جيدة أثناء إعادة التدفق. يساعد الالتزام بهذه التوصية في منع ظاهرة "الشمعدان" (وقوف المكون على طرف واحد) ويضمن المحاذاة الصحيحة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

يتوافق الجهاز مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الخالية من الرصاص. يتم توفير ملف تعريف موصى به، والذي يتضمن بشكل عام:

• التسخين المسبق:من 150-200°C لمدة تصل إلى 120 ثانية كحد أقصى لتسخين اللوحة تدريجيًا وتنشيط المادة المساعدة.
• درجة حرارة الذروة:260°C كحد أقصى. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة جسم المكون هذه القيمة.
• الوقت فوق السائل (TAL):يجب أن يقتصر الوقت ضمن 5°C من درجة حرارة الذروة على 10 ثوانٍ كحد أقصى.
• عدد الدورات:يمكن للجهاز تحمل حد أقصى دورتين لإعادة التدفق في ظل هذه الظروف.

من المهم ملاحظة أن الملف الأمثل يعتمد على تصميم PCB المحدد، ومعجون اللحام، والفرن المستخدم. القيم المقدمة هي إرشادات يجب التحقق منها لإعداد الإنتاج الفعلي.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف مكواة اللحام 300°C، ويجب أن يقتصر وقت التلامس مع طرف الـ LED على 3 ثوانٍ كحد أقصى. قم بتطبيق الحرارة على وسادة PCB، وليس مباشرة على جسم الـ LED، لمنع التلف الحراري.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. تشمل العوامل الموصى بها الكحول الإيثيلي أو كحول الأيزوبروبيل (IPA). يجب غمر الـ LED في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. يمكن للمواد الكيميائية القاسية أو غير المحددة أن تتلف عدسة الإيبوكسي أو مادة الحزمة.

6.4 ظروف التخزين والتعامل

التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):الجهاز حساس تجاه ESD. يجب اتباع إجراءات التعامل المناسبة، بما في ذلك استخدام أساور المعصم المؤرضة، والفرش المضادة للكهرباء الساكنة، والتعبئة والمعدات الآمنة من ESD.

حساسية الرطوبة:تحتوي الحزمة على تصنيف مستوى حساسية الرطوبة (MSL). كما هو موضح، إذا تم فتح الكيس الأصلي المحكم ضد الرطوبة، فيجب تعريض المكونات لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد (MSL 3). للتخزين لفترات أطول خارج الكيس الأصلي، يجب تخزينها في خزانة جافة أو حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف. قد تتطلب المكونات المخزنة لأكثر من أسبوع عملية تجفيف (على سبيل المثال، 60°C لمدة 20 ساعة) لإزالة الرطوبة الممتصة قبل اللحام لمنع تلف "الانتفاش" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات معبأة للتجميع الآلي. يتم تركيبها في شريط ناقل بارز مع شريط غطاء واقٍ مُغلق في الأعلى. يتم لف الشريط على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 ملم).

تشمل تفاصيل التعبئة الرئيسية:

• الكمية لكل بكرة:2000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):بالنسبة للكميات المتبقية، يتم تحديد حد أدنى قدره 500 قطعة.
• تغطية الجيوب:يتم إغلاق الجيوب الفارغة للمكونات في الشريط بشريط الغطاء.
• المكونات المفقودة:يُسمح بحد أقصى مصباحين مفقودين متتاليين وفقًا لمعيار التعبئة.
• تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA-481، مما يضمن التوافق مع المعدات الآلية القياسية.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

طريقة التشغيل الأكثر شيوعًا هي مصدر تيار ثابت أو مقاومة تحديد تيار بسيطة على التوالي مع مصدر جهد. يمكن حساب قيمة المقاومة (R_limit) باستخدام قانون أوم: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. استخدام أقصى V_Fمن الفئة (على سبيل المثال، 3.8V) في هذا الحساب يضمن ألا يتجاوز التيار 20 مللي أمبير حتى مع جزء منخفض V_F. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا ثابتًا، يُوصى باستخدام دائرة متكاملة مخصصة لقيادة الـ LED، خاصة عند التشغيل من مصدر جهد متغير مثل البطارية.

8.2 تصميم الإدارة الحرارية

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض نسبيًا (76 مللي واط كحد أقصى)، إلا أن التبريد الفعال مهم للحفاظ على الأداء وعمر التشغيل، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية أو المساحات المغلقة. تعمل وسادات النحاس على PCB كمشتت حراري أساسي. ستساعد زيادة مساحة النحاس المتصلة بوسادات الكاثود والأنود، واستخدام الفتحات الحرارية للاتصال بطبقات النحاس الداخلية أو السفلية، وضمان تدفق هواء كافٍ في إدارة درجة حرارة الوصلة.

8.3 اعتبارات التصميم البصري

توفر زاوية المشاهدة البالغة 25 درجة حزمة ضوئية مركزة. للإضاءة الأوسع، قد تكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية مثل المشتتات أو أدلة الضوء. يجب أن يتم اختيار فئة الشدة الضوئية والطول الموجي السائد بناءً على متطلبات السطوع واتساق اللون للتطبيق النهائي. لا يُنصح بخلط الفئات داخل منتج واحد إذا كان اتساق المظهر البصري مهمًا.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED باستخدام مصدر جهد 5 فولت ومقاومة؟

ج: نعم. على سبيل المثال، باستخدام V_Fنموذجي قدره 3.2 فولت عند 20 مللي أمبير: R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 أوم. ستكون مقاومة قياسية 91 أوم مناسبة. تحقق دائمًا من التيار باستخدام V_Fالفعلي لفئتك المحددة.

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

ج: طول موجة الذروة (λ_P) هو الذروة الحرفية لمنحنى الناتج الطيفي. الطول الموجي السائد (λ_d) هو قيمة محسوبة تمثل الطول الموجي الوحيد للضوء أحادي اللون النقي الذي سيبدو له نفس لون الـ LED للعين البشرية. λ_dأكثر صلة بمطابقة الألوان.

س: كيف أفسر رمز فئة الشدة الضوئية (على سبيل المثال، "Y")؟

ج: يحدد رمز الفئة نطاقًا مضمونًا. سيكون للجزء من فئة "Y" شدة ضوئية تتراوح بين 2800 ميللي كانديلا و 4500 ميللي كانديلا عند القياس في ظل الظروف القياسية (20 مللي أمبير، Ta=25°C).

س: هل هذا الـ LED مناسب للاستخدام في الهواء الطلق؟

ج: تحدد ورقة البيانات نطاق درجة حرارة تشغيل من -20°C إلى +80°C وتطبيقات داخلية نموذجية. للاستخدام في الهواء الطلق، ضع في اعتبارك احتمالية التعرض للرطوبة، والأشعة فوق البنفسجية، ودرجات الحرارة خارج النطاق المحدد، مما قد يتطلب تدابير وقائية إضافية أو درجة منتج مختلفة.

10. مقدمة التكنولوجيا والاتجاهات

10.1 تكنولوجيا أشباه الموصلات إنغان (InGaN)

يعتمد هذا الـ LED على مادة أشباه الموصلات إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN). يسمح إنغان بالإنتاج الفعال للضوء في المناطق الطيفية الزرقاء والخضراء والبيضاء (عند دمجها مع مادة فسفورية). تحسنت كفاءة وسطوع مصابيح LED إنغان بشكل كبير مقارنة بالتكنولوجيات السابقة مثل فوسفيد الغاليوم (GaP)، مما جعلها المعيار لمصابيح LED الخضراء والزرقاء عالية الأداء.

10.2 اتجاهات الصناعة

يستمر الاتجاه العام في تكنولوجيا LED SMD نحو كفاءة ضوئية أعلى (مزيد من الناتج الضوئي لكل واط من المدخلات الكهربائية)، وتحسين تجسيد الألوان، وأحجام حزم أصغر تمكن من تصاميم أعلى كثافة. هناك أيضًا تركيز قوي على تعزيز الموثوقية وطول العمر تحت ضغوط بيئية متنوعة. التوافق مع عمليات إعادة التدفق عالية الحرارة والخالية من الرصاص، كما هو الحال في هذا الجهاز، أصبح الآن متطلبًا أساسيًا مدفوعًا باللوائح البيئية العالمية (مثل RoHS).