ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-108KRKT - 3.2x2.8x1.9mm - 1.8-2.4V - 72mW - لون أحمر AlInGaP شفاف - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات صمام ثنائي باعث للضوء (LED) صغير الحجم ومركب على السطح، مصمم للتجميع الآلي على لوحات الدوائر المطبوعة. تم هندسة هذا المكون ليتناسب مع التطبيقات ذات المساحة المحدودة عبر طيف واسع من المعدات الإلكترونية. بصمته المصغرة وتوافقه مع عمليات التجميع القياسية يجعله مكونًا متعدد الاستخدامات في تصنيع الإلكترونيات الحديثة.

1.1 المزايا الأساسية

• متوافق مع المعايير البيئية RoHS.
• معبأ على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مناسب لمعدات اللصق والتركيب الآلي عالية السرعة.
• يتميز بمخطط عبوة قياسي وفقًا لمعيار EIA لضمان اتساق التصميم.
• مستويات منطقية متوافقة مع الدوائر المتكاملة (IC) لتسهيل التكامل مع دوائر التحكم.
• مصمم ليتحمل عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الشائعة في خطوط تجميع المكونات السطحية (SMT).
• معالج مسبقًا وفقًا لمعايير حساسية الرطوبة JEDEC المستوى 3، مما يعزز الموثوقية بعد عملية اللحام.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا الصمام الثنائي مناسب للاستخدام كمؤشر حالة، أو مصباح إشارة، أو للإضاءة الخلفية للألواح الأمامية في قطاعات مختلفة تشمل الاتصالات، أتمتة المكاتب، الأجهزة المنزلية، والمعدات الصناعية.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للمكون. لا يتم ضمان التشغيل عند أو فوق هذه الحدود.

• تبديد الطاقة (Pd):72 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. تجاوز هذا الحد يعرض المكون لخطر ارتفاع الحرارة وتقليل العمر الافتراضي.
• تيار الأمامي الذروي (I_FP):80 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). يسمح بومضات قصيرة عالية الكثافة.
• تيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار مستمر موصى به للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تم تصنيف المكون للعمل ضمن هذا المدى لدرجة الحرارة المحيطة.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يمكن تخزين المكون دون تطبيق طاقة ضمن هذه الحدود.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عند Ta=25 درجة مئوية و I_Fبقيمة 20 مللي أمبير، تمثل الظروف التشغيلية النموذجية.

• شدة الإضاءة (I_V):112 - 280 ميللي كانديلا (mcd). يتم تصنيف الناتج الفعلي إلى فئات (انظر القسم 4). تم القياس باستخدام مرشح يقارب استجابة العين الضوئية (CIE).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):110 درجة (نموذجي). تشير هذه الزاوية الواسعة إلى نمط انبعاث منتشر وغير مركز، مناسب لإضاءة المساحات أو مؤشرات الرؤية الواسعة.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):639 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج القدرة الطيفية في أعلى مستوياته.
• الطول الموجي السائد (λ_d):631 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد اللون (أحمر). التسامح هو ±1 نانومتر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي). عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث، مما يشير إلى نقاء اللون.
• جهد الأمامي (V_F):1.8 فولت (الحد الأدنى)، 2.4 فولت (الحد الأقصى) عند 20 مللي أمبير. انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي عند التوصيل. التسامح هو ±0.1 فولت.
• تيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. لم يتم تصميم المكون للعمل بتحيز عكسي؛ هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

لضمان اتساق السطوع عبر دفعات الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات حسب الشدة. رمز الفئة (Bin Code) حاسم للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا.

التسامح على كل فئة شدة هو ±11%.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات منحنيات الخصائص النموذجية والتي تعتبر أساسية لتحليل التصميم.

• شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمامي:يوضح العلاقة غير الخطية بين تيار التشغيل وناتج الضوء. يزداد الناتج مع زيادة التيار ولكنه قد يشبع عند المستويات الأعلى.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح معامل درجة الحرارة السالب لناتج الضوء. عادةً ما تنخفض الشدة مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، وهو عامل حاسم في إدارة الحرارة.
• جهد الأمامي مقابل تيار الأمامي:يوضح خاصية التيار-الجهد الأسية للصمام الثنائي. يساعد المنحنى في اختيار مقاومات تحديد التيار المناسبة وفهم متطلبات مصدر الطاقة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يوضح القدرة الإشعاعية النسبية عبر الأطوال الموجية، متمركزًا حول الطول الموجي الذروي البالغ 639 نانومتر مع نصف عرض نموذجي يبلغ 20 نانومتر.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق الصمام الثنائي مع مخطط عبوة SMD قياسي. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمترات، تسامح ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك) حجم الجسم حوالي 3.2 مم × 2.8 مم بارتفاع 1.9 مم. عادةً ما يتم تحديد القطب السالب (الكاثود) بواسطة علامة أو زاوية مشطوفة على العبوة.

5.2 تخطيط مسند اللحام الموصى به على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)

يتم توفير مخطط لطبقة اللحام (Land Pattern) لضمان تكوين وصلة لحام صحيحة أثناء إعادة التدفق. الالتزام بهذا المخطط الموصى به أمر بالغ الأهمية للاستقرار الميكانيكي، تبديد الحرارة، ومنع ظاهرة "اللوحة القبرية" (Tombstoning).

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 منحنى درجة حرارة لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (خالي من الرصاص)

يتم توفير منحنى درجة حرارة مقترح متوافق مع J-STD-020B للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية:

• التسخين المسبق:من 150 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية.
• زمن التسخين المسبق:بحد أقصى 120 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى:بحد أقصى 260 درجة مئوية.
• الزمن فوق درجة السيولة:وفقًا لمنحنى الملف الشخصي، عادةً 60-90 ثانية.
• معدلات الارتفاع:يتم التحكم فيها لتقليل الصدمة الحرارية.

ملاحظة:يجب تحديد المنحنى الفعلي لتجميع لوحة الدوائر المطبوعة المحدد، مع مراعاة سمك اللوحة، كثافة المكونات، ومواصفات معجون اللحام.

6.2 اللحام اليدوي

إذا لزم الأمر، يُسمح باللحام اليدوي باستخدام مكواة لحام بحدود صارمة: يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 300 درجة مئوية ويجب ألا تزيد مدة اللحام عن 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل وصلة، لمرة واحدة فقط.

6.3 ظروف التخزين

• العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند درجة حرارة ≤ 30 درجة مئوية ورطوبة نسبية ≤ 70%. استخدم خلال عام واحد من فتح كيس الحاجز الرطوبي.
• العبوة المفتوحة:للمكونات التي تم إخراجها من الكيس المغلق، يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة المحيطة 30 درجة مئوية / 60% رطوبة نسبية. يُوصى بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (أسبوع واحد).
• التخزين الممتد (المفتوح):قم بالتخزين في وعاء محكم الغلق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين. إذا تم التعرض لأكثر من 168 ساعة، يلزم عملية تجفيف (Bake) عند 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "انفشار الذرة" (Popcorning) أثناء إعادة التدفق.

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، استخدم فقط المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل أو الكحول الإيثيلي. اغمر في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. تجنب المنظفات الكيميائية غير المحددة والتي قد تتلف عدسة الإيبوكسي.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 تصميم دائرة التشغيل

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد ومنع استنزاف التيار، يجب استخدام مقاومة تحديد تيار على التوالي مع كل LED، حتى عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي بنفس خط الجهد. يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F، حيث V_Fهو جهد الأمامي للـ LED عند التيار المطلوب I_F.

7.2 الاعتبارات الحرارية

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (72 ملي واط كحد أقصى)، فإن الحفاظ على درجة حرارة الوصلة (Junction) ضمن الحدود أمر حيوي لطول العمر وناتج الضوء المستقر. تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة أو ثقوب حرارية (Thermal Vias) تحت مسند الحرارة الخاص بالمكون (إن وجد) لتصريف الحرارة بعيدًا، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بالقرب من التيار الأقصى.

7.3 التصميم البصري

توفر زاوية الرؤية البالغة 110 درجة ضوءًا واسعًا ومنتشرًا. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب حزمة ضوئية أكثر توجيهًا، قد تكون هناك حاجة إلى عدسات خارجية أو أدلة ضوئية. توفر العدسة الشفافة مع شريحة AlInGaP الحمراء تشبع لون جيد.

8. المقارنة والتمييز التقني

مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP، يقدم هذا الصمام الثنائي من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم) كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى ناتج أكثر سطوعًا عند نفس تيار التشغيل. زاوية الرؤية الواسعة هي سمة من سمات تصميم العبوة والعدسة، وتختلف عن مصابيح LED ذات الزاوية الضيقة ("قبعة القش"). إن توافقه مع لحام إعادة التدفق والتعبئة على شريط وبكرة يميزه عن مصابيح LED ذات الثقب (Through-Hole)، مما يلبي احتياجات الإنتاج السطحي الآلي عالي الحجم (SMT) على وجه التحديد.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

9.1 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بتيار 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟

نعم، 30 مللي أمبير هو الحد الأقصى الموصى به لتيار الأمامي المستمر. للحصول على أفضل عمر افتراضي وموثوقية، يُنصح بالتشغيل بتيار أقل، مثل 20 مللي أمبير (حالة الاختبار)، إذا سمحت متطلبات السطوع للتطبيق بذلك.

9.2 لماذا يوجد تصنيف لتيار الذروة يبلغ 80 مللي أمبير إذا كان الحد الأقصى للتيار المستمر هو 30 مللي أمبير فقط؟

تصنيف 80 مللي أمبير مخصص لنبضات قصيرة جدًا (عرض 0.1 مللي ثانية) بدورة عمل منخفضة (10%). هذا يسمح لوصلة الـ LED بالتبريد بين النبضات، مما يمنع الحمل الحراري الزائد. يكون مفيدًا في أنظمة التعدد (Multiplexing) أو لإنشاء تأثيرات وميض ساطعة جدًا، ولكن ليس للإضاءة الثابتة.

9.3 ماذا يعني التجهيز المسبق "JEDEC المستوى 3"؟

يعني أن المكون تم تصنيفه ليكون له "عمر أرضية" (Floor Life) يبلغ 168 ساعة (7 أيام) في ظروف المصنع (<30 درجة مئوية/60% رطوبة نسبية) بعد فتح كيس الحاجز الرطوبي، قبل أن يحتاج إلى تجفيف (Baking) قبل لحام إعادة التدفق. هذه المعلومات حاسمة لتخطيط الإنتاج لتجنب العيوب الناجمة عن الرطوبة.

10. حالة استخدام عملية

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات حالة لموجه شبكة (Router).سيتم استخدام عدة مصابيح LED من طراز LTST-108KRKT (مثلًا، لمؤشرات الطاقة، الشبكة المحلية LAN، الشبكة الواسعة WAN، حالة Wi-Fi). لضمان سطوع موحد، حدد مصابيح LED من نفس فئة الشدة (مثلًا، جميعها R2 أو S1) أثناء الشراء. قم بتصميم لوحة الدوائر المطبوعة باستخدام مخطط مسند اللحام الموصى به. استخدم خط جهد إمداد 5 فولت. احسب المقاومة التسلسلية لكل LED: بافتراض V_Fنموذجي بقيمة 2.1 فولت و I_Fمستهدف بقيمة 20 مللي أمبير، R = (5V - 2.1V) / 0.02A = 145 أوم. ستكون مقاومة قياسية بقيمة 150 أوم مناسبة. اتبع إرشادات منحنى إعادة التدفق أثناء التجميع. يضمن هذا النهج مؤشرات بصرية متسقة وموثوقة.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الإضاءة الكهربائية (Electroluminescence). عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة (المكونة من AlInGaP في هذه الحالة). الطاقة المنطلقة أثناء هذا الاتحاد تشع كفوتونات (ضوء). يحدد التركيب المادي المحدد (AlInGaP) طاقة فجوة النطاق (Bandgap)، والتي تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث، وهو في هذه الحالة اللون الأحمر. تقوم عدسة الإيبوكسي بتغليف الشريحة، وتوفر الحماية الميكانيكية، وتشكل نمط ناتج الضوء.

12. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر الاتجاه العام في تكنولوجيا الـ LED نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، وتحسين تجسيد الألوان، وموثوقية أعلى. بالنسبة لمصابيح LED السطحية من نوع المؤشرات، يشمل التركيز مزيدًا من التصغير (عبوات أصغر مثل 0201 أو 01005)، وجهد تشغيل أقل ليتوافق مع جهود الدوائر المتكاملة الحديثة، وتعزيز التوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص وعالية الحرارة. يعد التكامل مع دوائر التحكم المدمجة على اللوحة (مثل منظمات التيار المدمجة أو السواقات) في عبوات متعددة الشرائح أيضًا مجالًا للتطوير للتطبيقات الأكثر تقدمًا.