ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-S270KDKT - شريحة AllnGaP حمراء - 20 مللي أمبير - 50 مللي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح LTST-S270KDKT هو مصباح LED من نوع الأجهزة السطحية التركيب (SMD) مُصمم للتجميع الآلي على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB). يتميز بحجم صغير جداً مناسب للتطبيقات ذات المساحة المحدودة. يستخدم الجهاز شريحة أشباه موصلات فائقة السطوع من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AllnGaP) لإنتاج الضوء الأحمر، مُغلّفة بعلبة عدسة شفافة تماماً. تم تصميم هذا المزيج للتطبيقات التي تتطلب موثوقية عالية وتوافقاً مع عمليات التصنيع الحديثة.

1.1 الميزات

• متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• تكوين شريحة جانبي الإضاءة مع أطراف مطلية بالقصدير لتحسين قابلية اللحام.
• يستخدم تقنية شريحة AllnGaP فائقة السطوع للحصول على شدة إضاءة عالية.
• مُعبأ بشريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات للتجميع الآلي (Pick-and-Place).
• يتوافق مع الخطوط القياسية للحزم وفقاً لمعيار EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية).
• خصائص تشغيل متوافقة مع الدوائر المتكاملة (IC).
• مُصمم ليكون متوافقاً مع معدات التركيب الآلي.
• مناسب لعمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR Reflow).

1.2 التطبيقات

يستهدف هذا المصباح LED مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية حيث يكون الحجم الصغير، والموثوقية، وكفاءة التجميع عوامل حاسمة. تشمل مجالات التطبيق النموذجية:

• الاتصالات:مؤشرات الحالة في الهواتف اللاسلكية، والهواتف المحمولة، ومعدات الشبكات.
• أتمتة المكاتب والإلكترونيات الاستهلاكية:الإضاءة الخلفية للأزرار ولوحات المفاتيح في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة المحمولة الأخرى.
• الأجهزة المنزلية والمعدات الصناعية:مؤشرات الطاقة، أو الوضع، أو الحالة.
• العروض واللافتات:الشاشات الدقيقة وإضاءة الرموز في التطبيقات الداخلية.

2. أبعاد العلبة والمعلومات الميكانيكية

يتم توفير المصباح LED في علبة SMD قياسية. لون العدسة شفاف تماماً، ولون مصدر الضوء أحمر من شريحة AllnGaP. جميع التسامحات الأبعاد هي \u00b10.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم توفير الرسومات الميكانيكية التفصيلية للمكون، ووسادات التثبيت الموصى بها على PCB، وتغليف الشريط والبكرة في الوثيقة الأصلية، وهي ضرورية لتصميم تخطيط PCB وتخطيط عملية التجميع.

3. التصنيفات والخصائص

3.1 أقصى تصنيفات مطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديد جميع القيم عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25\u00b0C.

• تبديد الطاقة (Pd):50 مللي واط
• تيار الأمام الذروي (I_F(PEAK)):40 مللي أمبير (عند دورة عمل 1/10، وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية)
• تيار الأمام المستمر (I_F):20 مللي أمبير
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr):-30\u00b0C إلى +85\u00b0C
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg):-40\u00b0C إلى +85\u00b0C
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:درجة حرارة ذروية 260\u00b0C كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ.

3.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات التشغيل النموذجية المقاسة عند Ta=25\u00b0C و I_F=20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_V):4.5 - 45.0 ملي كانديلا (mcd). تم القياس باستخدام مرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية المشاهدة (2\u03b8_1/2):130 درجة. تُعرّف على أنها الزاوية الكاملة التي تكون عندها الشدة نصف القيمة المحورية (على المحور).
• طول موجة الانبعاث الذروي (\u03bb_P):650.0 نانومتر (نموذجي).
• الطول الموجي السائد (\u03bb_d):630.0 - 645.0 نانومتر. هذا الطول الموجي الفردي يحدد اللون المُدرك للمصباح LED على مخطط لونية CIE.
• نصف عرض الخط الطيفي (\u0394\u03bb):20 نانومتر (نموذجي). عرض طيف الانبعاث عند نصف شدته القصوى.
• جهد الأمام (V_F):1.6 - 2.4 فولت.
• التيار العكسي (I_R):10 \u03bcA (كحد أقصى) عند V_R=5V.

3.3 تحذير التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي وارتفاعات الجهد. يجب تنفيذ تدابير التحكم المناسبة في ESD أثناء التعامل والتجميع. وهذا يشمل استخدام أسوار معصم مؤرضة، وقفازات مضادة للكهرباء الساكنة، والتأكد من أن جميع المعدات ومحطات العمل مؤرضة بشكل صحيح لمنع فشل الجهاز الكامن أو الكارثي.

4. نظام تصنيف الدرجات (Bin Rank System)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى درجات (Bins) بناءً على شدة الإضاءة. يستخدم LTST-S270KDKT رموز الدرجات التالية لإخراجه الأحمر، المقاس عند 20 مللي أمبير.

• الدرجة J:4.5 - 7.1 ملي كانديلا
• الدرجة K:7.1 - 11.2 ملي كانديلا
• الدرجة L:11.2 - 18.0 ملي كانديلا
• الدرجة M:18.0 - 28.0 ملي كانديلا
• الدرجة N:28.0 - 45.0 ملي كانديلا

يتم تطبيق تسامح \u00b115% على حدود كل درجة من درجات شدة الإضاءة. يجب على المصممين تحديد رمز الدرجة المطلوب لضمان مستوى السطوع المطلوب في التطبيق النهائي.

5. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن الوثيقة الأصلية منحنيات أداء نموذجية وهي حاسمة لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة. توضح هذه المنحنيات عادة العلاقة بين تيار الأمام وشدة الإضاءة (I_Fمقابل I_V)، وعلاقة تيار الأمام بجهد الأمام (I_Fمقابل V_F)، وتأثير درجة الحرارة المحيطة على شدة الإضاءة. يتيح تحليل هذه المنحنيات للمصممين تحسين تيار التشغيل للكفاءة والسطوع، وفهم متطلبات الجهد لتصميم مصدر الطاقة، ومراعاة الانخفاض الحراري في البيئات عالية الحرارة.

6. إرشادات التجميع والتعامل

6.1 التنظيف

يمكن للمنظفات الكيميائية غير المحددة أن تتلف علبة المصباح LED. إذا كان التنظيف ضرورياً بعد اللحام أو بسبب التلوث، استخدم كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة. يجب أن يكون وقت الغمر أقل من دقيقة واحدة لمنع الضرر المحتمل للعدسة الإيبوكسية أو الهيكل الداخلي.

6.2 عملية اللحام

الجهاز متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، وهو المعيار لتجميع SMD. يوصى بملف تعريف عملية خالية من الرصاص.

• التسخين المسبق:150\u00b0C إلى 200\u00b0C.
• وقت التسخين المسبق:120 ثانية كحد أقصى.
• درجة الحرارة الذروية:260\u00b0C كحد أقصى.
• الوقت فوق نقطة السيولة:10 ثوانٍ كحد أقصى عند درجة الحرارة الذروية. لا ينبغي إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين.

للإصلاح اليدوي باستخدام مكواة لحام، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الطرف 300\u00b0C، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل وصلة. من الأهمية بمكان اتباع ملفات تعريف إعادة التدفق القياسية JEDEC وتوصيات مصنعي معجون اللحام لضمان وصلات لحام موثوقة ومنع التلف الحراري للمصباح LED.

6.3 ظروف التخزين

التخزين السليم أمر حيوي للحفاظ على قابلية اللحام وموثوقية الجهاز.

• العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند \u2264 30\u00b0C و \u2264 90% رطوبة نسبية (RH). العمر الافتراضي هو سنة واحدة عند التخزين في الكيس الأصلي المضاد للرطوبة مع مجفف.
• العبوة المفتوحة:للمكونات التي تم إزالتها من تغليفها الأصلي، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30\u00b0C أو 60% رطوبة نسبية. يوصى بإكمال إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد (مستوى حساسية الرطوبة 3، MSL 3). للتخزين لفترات أطول خارج الكيس الأصلي، استخدم حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو مجفف نيتروجين. يجب خبز المكونات المخزنة لأكثر من أسبوع عند حوالي 60\u00b0C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة.

7. معلومات التعبئة والطلب

التعبئة القياسية للتجميع بكميات كبيرة هي شريط ناقل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 4000 قطعة. يتم إغلاق الشريط بشريط غطاء علوي. تتبع التعبئة مواصفات ANSI/EIA-481. بالنسبة للكميات الأصغر، تتوفر عبوة دنيا من 500 قطعة. تم تصميم الشريط للسماح بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين (جيوب فارغة).

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تصميم دائرة التشغيل

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند تشغيل عدة مصابيح LED، خاصة في التكوينات المتوازية، من الضروري استخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل مصباح LED. هذا يعوض عن التباين الطبيعي في جهد الأمام (V_F) من جهاز إلى آخر. يمكن أن يؤدي تشغيل مصابيح LED مباشرة من مصدر جهد بدون تنظيم للتيار إلى تيار مفرط، وهروب حراري، وتقليل العمر الافتراضي. طريقة المقاومة التسلسلية البسيطة (الدائرة A في الوثيقة الأصلية) هي نهج موثوق وشائع.

8.2 الإدارة الحرارية

على الرغم من أن العلبة صغيرة، يجب احترام تبديد الطاقة (50 مللي واط كحد أقصى) ونطاق درجة حرارة التشغيل (-30\u00b0C إلى +85\u00b0C). عادة ما ينخفض الناتج الضوئي مع زيادة درجة حرارة التقاطع. في التطبيقات التي يتم فيها تشغيل المصباح LED عند أو بالقرب من أقصى تيار له، أو في درجات حرارة محيطة عالية، يجب مراعاة تخطيط PCB لتوفير تخفيف حراري كافٍ عبر وسادات وتوصيلات النحاس.

8.3 نطاق التطبيق والموثوقية

هذا المنتج مخصص للاستخدام في المعدات الإلكترونية التجارية والاستهلاكية القياسية. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل السلامة أو الصحة للخطر (مثل الطيران، ودعم الحياة الطبي، ومراقبة النقل)، تكون المؤهلات والاستشارات الإضافية ضرورية. لم يتم تصميم الجهاز للتعرض المستمر في الهواء الطلق أو البيئات القاسية ما لم يكن محمياً بشكل صحيح.

9. المقارنة التقنية والاتجاهات

يمثل استخدام تقنية AllnGaP لمصابيح LED الحمراء تقدماً كبيراً مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل فوسفيد زرنيخيد الجاليوم (GaAsP). تقدم AllnGaP كفاءة إضاءة فائقة، مما يؤدي إلى سطوع أعلى لنفس تيار التشغيل، واستقرار حراري أفضل. العلبة الجانبية الإضاءة (على عكس العلبة العلوية الإضاءة) مفيدة بشكل خاص للتطبيقات التي تحتاج فيها الإضاءة إلى توجيهها بشكل موازٍ لسطح PCB، كما في الألواح المضاءة من الحواف أو تطبيقات أدلة الضوء للإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح. يستمر الاتجاه في مصابيح LED SMD نحو كفاءة أعلى، وحزم أصغر، وتوافق أوسع مع عمليات التجميع الآلية عالية الحرارة مثل لحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي الذروي (\u03bb_P) هو الطول الموجي الذي تكون عنده قوة الخرج البصري في الحد الأقصى. الطول الموجي السائد (\u03bb_d) هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، ويتم حسابه من إحداثيات لونية CIE. \u03bb_dأكثر صلة بتحديد اللون.

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED بدون مقاومة تسلسلية؟

ج: هذا غير موصى به بشدة. لجهد الأمام نطاق (1.6V إلى 2.4V). توصيله مباشرة بمصدر جهد حتى لو كان أعلى قليلاً من V_Fيمكن أن يتسبب في تدفق تيار كبير غير منضبط، مما قد يدمر المصباح LED على الفور أو بمرور الوقت.

س: لماذا زاوية المشاهدة واسعة جداً (130\u00b0)؟

ج: الزاوية الواسعة للمشاهدة هي سمة مميزة لتصميم العلبة والعدسة الجانبي الإضاءة. إنها مفيدة للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة ومتساوية على منطقة، بدلاً من بقعة ضوء مركزة.

س: كيف أختار رمز الدرجة (Bin) الصحيح؟

ج: يعتمد اختيار رمز الدرجة على الحد الأدنى المطلوب من السطوع لتطبيقك. إذا كان تصميمك يحتاج إلى 15 ملي كانديلا على الأقل، فيجب عليك تحديد الدرجة L أو أعلى (L، M، N). يضمن استخدام درجة أعلى تلبية متطلبات السطوع لديك حتى مع تسامح -15%.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: الإضاءة الخلفية لوحة مفاتيح غشائية.

يقوم مصمم بإنشاء جهاز طبي بلوحة مفاتيح من المطاط السيليكوني تتطلب إضاءة خلفية حمراء للعمل في الإضاءة المنخفضة. المساحة محدودة للغاية خلف لوحة المفاتيح.

خيارات التصميم:

1. تم اختيار LTST-S270KDKT لإضاءته الجانبية، وهو مثالي لتوصيل الضوء إلى حافة دليل الضوء أو إضاءة جانب رمز لوحة المفاتيح الشفافة مباشرة من مستوى PCB.

2. تضمن شريحة AllnGaP فائقة السطوع إخراج ضوء كافٍ حتى عند تشتيته من خلال مادة لوحة المفاتيح المطاطية.

3. تم اختيار تيار تشغيل 15 مللي أمبير (أقل من الحد الأقصى 20 مللي أمبير) لضمان موثوقية طويلة الأمد وتقليل توليد الحرارة داخل غلاف الجهاز المغلق.

4. تم تحديد الدرجة M (18.0-28.0 ملي كانديلا) لضمان مظهر ساطع ومتسق عبر جميع المفاتيح.

5. يتضمن تخطيط PCB أبعاد وسادات اللحام الموصى بها ويستخدم مقاومة محددة للتيار مقاس 0805 على التوالي مع كل مصباح LED، محسوبة بناءً على جهد مصدر الطاقة والجهد الأمامي النموذجي V_Fللمصباح LED.

6. يتبع مصنع التجميع ملف تعريف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء المقدم، ويتم تخزين الأجهزة في بيئة خاضعة للرقابة قبل الاستخدام للامتثال لمتطلبات MSL3.

ينتج عن هذا النهج لوحة مفاتيح موثوقة ومضاءة بشكل موحد تلبي المتطلبات الجمالية والوظيفية للمنتج النهائي.