ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-C283KRKT-5A - 2.0x1.25x0.2 مم - أحمر 631 نانومتر - 30 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لمصباح LED من نوع جهاز السطح المثبت (SMD). تم تصميم هذا المكون للتجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، ويتميز بحجم مصغر مثالي للتطبيقات ذات المساحة المحدودة. وظيفته الأساسية هي العمل كمصدر ضوء عالي الكفاءة لأغراض الإشارة، والإضاءة الخلفية، والتشوير.

1.1 المزايا الأساسية والأسواق المستهدفة

يقدم الجهاز عدة مزايا رئيسية تجعله مناسبًا لتصنيع الإلكترونيات الحديثة. إنه متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة). العبوة رفيعة جدًا، حيث يبلغ ارتفاعها 0.2 مم فقط، مما يتيح استخدامها في المنتجات فائقة النحافة. يستخدم مادة شبه موصلة من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم)، والمعروفة بإنتاج كفاءة إضاءة عالية في طيف اللون الأحمر. يتم تعبئة المكون في شريط قياسي للصناعة بعرض 8 مم على بكرات مقاس 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات الاختيار والوضع الآلية عالية السرعة. كما تم تصميمه لتحمل عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية المستخدمة في خطوط تجميع تكنولوجيا التركيب السطحي (SMT).

التطبيقات المستهدفة واسعة النطاق، وتشمل معدات الاتصالات (مثل الهواتف اللاسلكية والخلوية)، وأجهزة أتمتة المكاتب (مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأنظمة الشبكات)، والأجهزة المنزلية، والمعدات الصناعية. تشمل الاستخدامات المحددة الإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح، ومؤشرات الحالة، والشاشات الدقيقة، وتطبيقات الإضاءة المختلفة للإشارات أو الرموز.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يقدم هذا القسم تفاصيل الحدود القصوى المطلقة وخصائص التشغيل القياسية للجهاز. يتم تحديد جميع المعلمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل المستمر تحت هذه الظروف.

• تبديد الطاقة (Pd):75 ملي واط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن للجهاز تبديدها كحرارة.
• تيار الأمام الذروي (I_F(PEAK)):80 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي اللحظي، ويُحدد عادةً تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لإدارة الحمل الحراري.
• تيار الأمام المستمر (I_F):30 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار الأمامي المستمر للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -30°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي صُمم الجهاز للعمل ضمنه.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة للتخزين غير التشغيلي.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:260°C لمدة 10 ثوانٍ. الملف الحراري الأقصى الذي يمكن للعبوة تحمله أثناء لحام إعادة التدفق للعمليات الخالية من الرصاص.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف الاختبار القياسية.

• شدة الإضاءة (I_V):4.5 - 45.0 ملي كانديلا (mcd) عند I_F= 5 مللي أمبير. يتم إدارة هذا النطاق الواسع من خلال نظام تصنيف (انظر القسم 3). يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة منحنى استجابة العين البشرية القياسي CIE.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف القيمة المقاسة على المحور المركزي (0°). تشير زاوية الرؤية الواسعة إلى نمط انبعاث ضوئي أكثر انتشارًا.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):639 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي تصل فيه توزيع القدرة الطيفية للضوء المنبعث إلى أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):631 نانومتر (نموذجي) عند I_F= 5 مللي أمبير. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد لون الضوء. يتم اشتقاقه من إحداثيات اللونية CIE.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي). هذا هو عرض النطاق الطيفي المقاس عند نصف الشدة القصوى (العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى - FWHM).
• جهد الأمام (V_F):1.70 - 2.3 فولت عند I_F= 5 مللي أمبير. انخفاض الجهد عبر LED أثناء التشغيل. يتم إدارة هذا النطاق أيضًا من خلال نظام التصنيف.
• تيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R= 5 فولت. تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عند تطبيق جهد عكسي.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء بناءً على معلمات رئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار مكونات تلبي متطلبات تطبيقية محددة للسطوع والجهد.

3.1 تصنيف جهد الأمام (V_F)

للنوع الأحمر، يتم تصنيف جهد الأمام إلى ثلاث فئات عند قياسه بتيار اختبار قدره 5 مللي أمبير. التسامح داخل كل فئة هو ±0.1 فولت.

• رمز الفئة E2: V_Fيتراوح من 1.70 فولت إلى 1.90 فولت.
• رمز الفئة E3: V_Fيتراوح من 1.90 فولت إلى 2.10 فولت.
• رمز الفئة E4: V_Fيتراوح من 2.10 فولت إلى 2.30 فولت.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى خمس فئات، مقاسة أيضًا عند I_F= 5 مللي أمبير. التسامح على كل فئة هو ±15%.

• رمز الفئة J:4.50 - 7.10 ملي كانديلا
• رمز الفئة K:7.10 - 11.20 ملي كانديلا
• رمز الفئة L:11.20 - 18.00 ملي كانديلا
• رمز الفئة M:18.00 - 28.00 ملي كانديلا
• رمز الفئة N:28.00 - 45.00 ملي كانديلا

يسمح هذا التصنيف بالاختيار الدقيق بناءً على مستويات السطوع المطلوبة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات مثل الإضاءة الخلفية حيث يكون التجانس مهمًا.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر منحنيات الأداء النموذجية رؤية مرئية لسلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة. هذه المنحنيات ضرورية لتصميم الدوائر وإدارة الحرارة.

4.1 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى I-V)

خاصية I-V غير خطية، وهي نموذجية للدايود. يوضح المنحنى العلاقة بين جهد الأمام (V_F) وتيار الأمام (I_F). يستخدم المصممون هذا لتحديد جهد القيادة اللازم لتيار تشغيل مرغوب، والذي يرتبط مباشرة بإخراج الضوء. سيتغير المنحنى مع درجة الحرارة.

4.2 شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام

يوضح هذا المنحنى أن شدة الإضاءة تتناسب تقريبًا مع تيار الأمام عبر نطاق كبير. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة درجة حرارة الوصلة وتأثيرات أخرى. يضمن التشغيل ضمن نطاق تيار المستمر الموصى به الأداء الأمثل والعمر الطويل.

4.3 التوزيع الطيفي

يرسم منحنى التوزيع الطيفي الشدة النسبية مقابل الطول الموجي. يؤكد طول موجة الانبعاث الذروي (~639 نانومتر) ونصف العرض الطيفي (~20 نانومتر)، مما يحدد إخراج اللون الأحمر النقي لشريحة AlInGaP هذه.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق الجهاز مع مخطط عبوة SMD قياسي للصناعة. تشمل الأبعاد الرئيسية طول 2.0 مم، وعرض 1.25 مم، وارتفاع 0.2 مم (مظهر جانبي فائق النحافة). تحدد الرسومات الميكانيكية التفصيلية جميع الأبعاد الحرجة، بما في ذلك مواقع الوسادات والتسامحات، والتي تبلغ عادةً ±0.1 مم. العدسة شفافة مثل الماء.

5.2 تخطيط وسادة التثبيت الموصى بها للـ PCB

يتم توفير تصميم نمط أرضي لتخطيط PCB. يضمن هذا النمط تكوين وصلة لحام مناسبة أثناء إعادة التدفق، ويوفر تخفيفًا حراريًا كافيًا، ويحافظ على الاستقرار الميكانيكي. الالتزام بهذا البصمة الموصى بها أمر بالغ الأهمية للتجميع الناجح والموثوقية.

5.3 تحديد القطبية

يحتوي المكون على كاثود (الطرف السالب) مُعلَم. توضح ورقة البيانات كيف يظهر هذا العلام على جسم الجهاز (عادةً شق، أو نقطة خضراء، أو مؤشر آخر على جانب الكاثود). اتجاه القطبية الصحيح أثناء التركيب ضروري لكي تعمل الدائرة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ظروف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، يُوصى بملف إعادة تدفق محدد. تشمل المعلمات الرئيسية درجة حرارة تسخين أولية بين 150-200 درجة مئوية، ووقت تسخين أولي يصل إلى 120 ثانية كحد أقصى، ودرجة حرارة جسم ذروية لا تتجاوز 260 درجة مئوية، ووقت فوق 260 درجة مئوية محدود بـ 10 ثوانٍ كحد أقصى. لا ينبغي تعريض الجهاز لأكثر من دورتي إعادة تدفق. تستند هذه الحدود على معايير JEDEC لمنع تشقق العبوة أو تدهور المواد الداخلية.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب إجراؤه بعناية فائقة. الحد الأقصى الموصى به لدرجة حرارة طرف مكواة اللحام هو 300 درجة مئوية، مع وقت لحام محدود بـ 3 ثوانٍ لكل وصلة. يجب إجراء اللحام اليدوي مرة واحدة فقط.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. غمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة مقبول. قد تتلف المنظفات الكيميائية غير المحددة العبوة البلاستيكية أو العدسة.

6.4 ظروف التخزين

مصابيح LED حساسة للرطوبة. عند تخزينها في كيسها الأصلي المحكم المضاد للرطوبة مع مجفف، يجب الاحتفاظ بها عند 30 درجة مئوية أو أقل ورطوبة نسبية (RH) 90% أو أقل، مع فترة استخدام موصى بها خلال عام واحد. بمجرد فتح العبوة الأصلية، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30 درجة مئوية أو 60% رطوبة نسبية. يجب لحام المكونات التي تمت إزالتها من عبوتها الأصلية بإعادة التدفق في غضون أسبوع واحد بشكل مثالي (مستوى حساسية الرطوبة 3، MSL 3). للتخزين لفترات أطول خارج الكيس الأصلي، يجب الاحتفاظ بها في حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف. إذا تم تخزينها لأكثر من أسبوع، يُوصى بالخبز عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل التجميع لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة \"الفشار\" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات في شريط ناقل بارز بشريط غطاء واقي. عرض الشريط 8 مم. البكرات لها قطر قياسي 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 5000 قطعة. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، ينطبق الحد الأدنى لكمية التعبئة البالغة 500 قطعة للدفعات المتبقية. تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA-481.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

LED هو جهاز يعمل بالتيار. لضمان سطوع ثابت، خاصة عند استخدام عدة مصابيح LED على التوازي، فإن آلية تحديد التيار ضرورية. أبسط طريقة هي استخدام مقاومة متسلسلة. يمكن حساب قيمة المقاومة (R_series) باستخدام قانون أوم: R_series= (V_supply- V_F) / I_F. للتحكم الأكثر دقة وكفاءة، يُوصى باستخدام مشغلات تيار ثابت أو دوائر متكاملة لمشغل LED. هذا يمنع احتكار التيار في السلاسل المتوازية ويضمن إخراج ضوء موحد عبر جميع الأجهزة، مع تعويض الاختلافات الطبيعية في V_F.

8.2 اعتبارات التصميم

• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، إلا أن الحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود هو مفتاح الموثوقية طويلة المدى وإخراج الضوء المستقر. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في PCB أو فتحات حرارية تحت وسادات LED لتصريف الحرارة، خاصة عند التشغيل بالقرب من التيار الأقصى.
• حماية ESD:مصابيح LED عرضة للتلف من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب اتباع إجراءات التعامل مع ESD المناسبة أثناء التجميع، بما في ذلك استخدام محطات عمل مؤرضة، وأسوار المعصم، وحاويات موصلة.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة نمط ضوء منتشر. للتطبيقات التي تتطلب حزمة ضوئية أكثر تركيزًا، قد تكون البصريات الثانوية (عدسات أو أدلة ضوئية) ضرورية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يقدم LED الأحمر القائم على AlInGaP هذا مزايا مميزة مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم). المميز الأساسي هو كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يعني أنه ينتج ضوءًا أكثر (ملي كانديلا) لنفس تيار الدخل (مللي أمبير). يؤدي هذا إلى استهلاك طاقة أقل لمستوى سطوع معين أو سطوع أعلى بكثير ضمن نفس ميزانية الطاقة. المظهر الجانبي الفائق النحافة 0.2 مم هو ميزة ميكانيكية رئيسية على العديد من مصابيح LED SMD القياسية، مما يتيح التصميم في الإلكترونيات الاستهلاكية المتزايدة النحافة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي الذروي (λ_P) هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يصدر LED أكبر قدر من الطاقة البصرية. الطول الموجي السائد (λ_d) هو قيمة محسوبة بناءً على إدراك اللون البشري (مخطط CIE) والتي تمثل أفضل تمثيل للون المدرك. بالنسبة لمصابيح LED أحادية اللون مثل هذا الأحمر، غالبًا ما تكون قريبة ولكنها ليست متطابقة. يجب على المصممين المهتمين بنقاط اللون (مثل في الشاشات) الرجوع إلى الطول الموجي السائد.

10.2 لماذا مقاومة تحديد التيار ضرورية؟

جهد الأمام لـ LED له معامل درجة حرارة سالب ويمكن أن يختلف من وحدة إلى أخرى (كما هو موضح في التصنيف). إذا تم توصيله مباشرة بمصدر جهد، فإن تغييرًا صغيرًا في V_Fيمكن أن يسبب تغييرًا كبيرًا، وربما مدمرًا، في التيار. توفر المقاومة المتسلسلة (أو مصدر التيار الثابت) تغذية راجعة سلبية، مما يثبت تيار التشغيل ضد هذه الاختلافات.

10.3 هل يمكنني تشغيل هذا LED بجهد أعلى من V_F?

نعم، ولكن يجب دائمًا تضمين عنصر تحديد تيار متسلسل (مقاومة أو دائرة نشطة). يجب أن يكون جهد القيادة أعلى من V_Fللسماح للتيار بالتدفق، ولكن الجهد الزائد يسقط عبر مكون تحديد التيار لضبط I_F.

11. مثال عملي لحالة الاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة لموجه شبكة.تتطلب اللوحة خمسة مصابيح LED حمراء للإشارة إلى الحالة. السطوع الموحد أمر بالغ الأهمية لتجربة المستخدم.خطوات التصميم:1) تحديد السطوع المطلوب: اختر الفئة L (11.2-18.0 ملي كانديلا) للرؤية الواضحة. 2) تحديد تيار القيادة: اختر I_F= 5 مللي أمبير (ظروف الاختبار القياسية) للحياة الطويلة والحرارة المنخفضة. 3) حساب المقاومة المتسلسلة: بافتراض مصدر جهد 3.3 فولت و V_Fنموذجي 2.0 فولت (من الفئة E3)، R = (3.3V - 2.0V) / 0.005A = 260Ω. استخدم القيمة القياسية الأقرب (270Ω). 4) التخطيط: استخدم تخطيط وسادة PCB الموصى به. قم بتوصيل جميع مصابيح LED الخمسة على التوازي، كل منها بمقاومته الخاصة 270Ω إلى خط تغذية 3.3 فولت. هذا يضمن التحكم الفردي في التيار للتجانس. 5) التجميع: اتبع إرشادات MSL-3 وملف إعادة التدفق المحدد.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) هي أجهزة شبه موصلة تصدر الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في منطقة الوصلة. عندما تتحد حاملات الشحن هذه، فإنها تطلق الطاقة. في هذا الجهاز المحدد، المادة شبه الموصلة هي AlInGaP، مصممة بحيث تكون هذه الطاقة المنطلقة في شكل فوتونات (ضوء) في الجزء الأحمر من الطيف المرئي (حوالي 631-639 نانومتر). يحدد التركيب المحدد لذرات الألومنيوم، والإنديوم، والغاليوم، والفوسفيد طاقة فجوة النطاق، وبالتالي لون الضوء المنبعث.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر الاتجاه العام في تكنولوجيا LED SMD نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، وأحجام عبوات أصغر، وموثوقية أعلى. بالنسبة لمصابيح LED من نوع المؤشر، فإن التركيز على تحقيق إخراج أكثر سطوعًا عند تيارات أقل وتطوير مظهر جانبي أكثر نحافة لتلبية متطلبات الإلكترونيات المحمولة المصغرة. تساهم التطورات في علم المواد، مثل تقنيات النمو البلوري المحسنة لـ AlInGaP وأشباه الموصلات المركبة الأخرى، بشكل مباشر في هذه المكاسب في الأداء. علاوة على ذلك، فإن توحيد العبوات وعمليات التجميع يضمن التوافق مع خطوط التصنيع الآلية عالية الحجم والمتطورة.