ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-C150KDKT-10A - أبعاد 1.6x0.8x0.6 مم - جهد 2.4 فولت - قدرة 50 ملي واط - لون أحمر من مادة AllnGaP - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لمصباح LED من نوع جهاز التثبيت السطحي (SMD). تم تصميم هذا المكون لتجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) الآلي، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات ذات المساحات المحدودة عبر مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية.

1.1 الميزات

• متوافق مع توجيهات RoHS البيئية.
• يستخدم شريحة أشباه موصلات فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AllnGaP) فائقة السطوع تشع ضوءًا أحمر.
• معبأ على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات للمناولة الآلية.
• مقاس حزمة قياسي وفقًا لـ EIA.
• مدخلات متوافقة مع مستويات منطق الدوائر المتكاملة (IC) القياسية.
• مصمم ليكون متوافقًا مع معدات التجميع الآلي (pick-and-place).
• يتحمل عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا المصباح LED مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات التي تتطلب مصدر إضاءة مؤشر أو إضاءة خلفية مضغوط وموثوق، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر:

• أجهزة الاتصالات، ومعدات أتمتة المكاتب، والأجهزة المنزلية، وأنظمة التحكم الصناعية.
• الإضاءة الخلفية للأزرار ولوحات المفاتيح.
• مؤشرات الحالة والطاقة.
• الشاشات الدقيقة ومؤشرات اللوحات.
• الإضاءة الإشارية والرمزية.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

توفر الأقسام التالية تحليلاً مفصلاً للمواصفات الكهربائية والبصرية والبيئية للجهاز.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تمثل هذه القيم الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف. جميع التقييمات محددة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة (Pd):50 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للجهاز تبديدها على شكل حرارة.
• تيار الأمامي الذروي (I_F(PEAK)):40 ملي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي لحظي مسموح به، يُحدد عادةً تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):20 ملي أمبير. هذا هو أقصى تيار مستمر موصى به للتشغيل المستمر.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تطبيق جهد انحياز عكسي يتجاوز هذه القيمة يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• 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 لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء:درجة حرارة ذروية 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. هذا يحدد الملف الحراري الذي يمكن أن تتحمله الحزمة أثناء التجميع.

2.2 الخصائص الكهروبصرية

تحدد هذه المعلمات الأداء النموذجي للجهاز تحت ظروف التشغيل العادية (Ta=25°C، I_F=10mA ما لم يُذكر خلاف ذلك).

• شدة الإضاءة (I_V):من 2.8 إلى 28.0 ملي كانديلا (mcd). السطوع الملحوظ لخرج الضوء. يتم إدارة النطاق الواسع من خلال نظام التصنيف (binning).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور. توفر زاوية رؤية واسعة كهذا نمط إضاءة واسع ومنتشر مناسب للمؤشرات.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):650.0 نانومتر (nm). الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):من 630.0 إلى 645.0 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد اللون (أحمر، في هذه الحالة). يتم اشتقاقه من مخطط CIE للونية.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث، ويقاس بعرض الطيف عند نصف قدرته القصوى.
• الجهد الأمامي (V_F):من 1.6 إلى 2.4 فولت. انخفاض الجهد عبر LED عند تشغيله بتيار الاختبار المحدد (10mA).
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (μA) كحد أقصى. تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عند تطبيق أقصى جهد عكسي (5V).

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق السطوع في التطبيقات الإنتاجية، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء، أو \"صناديق\" (bins).

3.1 رمز تصنيف شدة الإضاءة

التصنيف الأساسي لهذا المنتج يعتمد على شدة الإضاءة المقاسة عند 10mA. التسامح داخل كل تصنيف هو +/-15%.

• التصنيف H:2.8 - 4.5 ملي كانديلا
• التصنيف J:4.5 - 7.1 ملي كانديلا
• التصنيف K:7.1 - 11.2 ملي كانديلا
• التصنيف L:11.2 - 18.0 ملي كانديلا
• التصنيف M:18.0 - 28.0 ملي كانديلا

يسمح هذا النظام للمصممين باختيار درجة سطوع مناسبة لتطبيقهم المحدد، مع تحقيق التوازن بين التكلفة والأداء.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في الوثيقة المصدر، يتم وصف العلاقات الرئيسية هنا بناءً على فيزياء LED القياسية والمعلمات المقدمة.

4.1 خاصية التيار مقابل الجهد (I-V)

LED هو ثنائي. جهد الأمامي (V_F) له علاقة لوغاريتمية مع التيار الأمامي (I_F). نطاق V_Fالمحدد من 1.6V إلى 2.4V عند 10mA نموذجي لـ LED أحمر من مادة AllnGaP. التشغيل فوق التيار المستمر الموصى به (20mA) سيتسبب في زيادة V_Fقليلاً ولكن سيولد في المقام الأول حرارة زائدة، مما يقلل الكفاءة والعمر الافتراضي.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

خرج الضوء (I_V) يتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي على مدى كبير. ومع ذلك، تميل الكفاءة إلى الانخفاض عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة التأثيرات الحرارية وسلوكيات أشباه الموصلات غير المثالية الأخرى. تشغيل LED عند 10mA أو 20mA النموذجية يضمن كفاءة وموثوقية مثلى.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

أداء LED حساس لدرجة الحرارة. مع زيادة درجة حرارة الوصلة:

• الجهد الأمامي (V_F):ينخفض. هذا له معامل درجة حرارة سالب.
• شدة الإضاءة (I_V):تنخفض. درجات الحرارة الأعلى تقلل من الكفاءة الكمومية الداخلية لأشباه الموصلات، مما يؤدي إلى خرج ضوء أقل لنفس التيار.
• الطول الموجي السائد (λ_d):قد يتحول قليلاً، مما قد يغير درجة اللون الملحوظة.

الإدارة الحرارية المناسبة في تصميم PCB أمر بالغ الأهمية للحفاظ على أداء ثابت.

4.4 التوزيع الطيفي

طيف الانبعاث يتركز حول طول موجة ذروي (λ_P) قدره 650 نانومتر مع نصف عرض نموذجي (Δλ) قدره 20 نانومتر. ينتج عن هذا لون أحمر مشبع. الطول الموجي السائد (λ_d)، الذي يحدد اللون الملحوظ، يقع بين 630 نانومتر و 645 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات الحزمة

5.1 أبعاد الحزمة

يتوافق الجهاز مع مخطط حزمة تثبيت سطحي قياسي. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم جسم يبلغ طوله حوالي 1.6 مم، وعرض 0.8 مم، وارتفاع 0.6 مم (الرسم المحدد مشار إليه في المصدر). جميع تسامحات الأبعاد هي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. العدسة شفافة، مما يسمح برؤية اللون الأحمر الأصلي لشريحة AllnGaP.

5.2 نمط مساحة اللحام الموصى به لـ PCB

يتم توفير تخطيط مقترح لوسادات اللحام للوحة الدوائر المطبوعة لضمان لحام موثوق ومحاذاة صحيحة. تم تصميم هذا النمط لتسهيل تكوين حشوة لحام جيدة أثناء إعادة التدفق مع تقليل خطر جسور اللحام إلى الحد الأدنى.

5.3 تحديد القطبية

يُشار إلى الكاثود (الطرف السالب) عادةً بواسطة علامة مرئية على حزمة LED، مثل شق، أو نقطة خضراء، أو زاوية مقطوعة على العدسة. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع، حيث أن تطبيق جهد عكسي يمكن أن يتلف الجهاز.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

الجهاز متوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص. يتم توفير ملف إعادة تدفق موصى به، متوافق مع معايير JEDEC.

• درجة حرارة التسخين المسبق:من 150°C إلى 200°C.
• زمن التسخين المسبق:120 ثانية كحد أقصى.
• درجة حرارة الجسم الذروية:260°C كحد أقصى.
• الوقت فوق 260°C:10 ثوانٍ كحد أقصى.
• عدد مرات إعادة التدفق:مرتين كحد أقصى.

يجب توصيف الملف المحدد لتصميم PCB الفعلي، ومعجون اللحام، والفرن المستخدم.

6.2 اللحام اليدوي (إذا لزم الأمر)

إذا كان اللحام اليدوي مطلوبًا، فيجب توخي الحذر الشديد:

• درجة حرارة المكواة:300°C كحد أقصى.
• زمن اللحام:3 ثوانٍ كحد أقصى لكل طرف.
• عدد محاولات اللحام:مرة واحدة فقط لكل وصلة.

التعرض الطويل للحرارة يمكن أن يتلف روابط الأسلاك الداخلية وحزمة الإيبوكسي.

6.3 ظروف التخزين

مستوى حساسية الرطوبة (MSL) عامل حاسم لمكونات SMD.

• الحزمة المغلقة (مع مجفف):قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. الاستخدام خلال سنة واحدة من تاريخ التعبئة الجافة.
• الحزمة المفتوحة:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يجب أن تخضع المكونات لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال أسبوع واحد (MSL 3).
• التخزين الممتد (خارج الكيس):قم بالتخزين في حاوية مغلقة مع مجفف أو في مجفف نيتروجين. إذا تم التخزين لأكثر من أسبوع، يلزم تجفيف عند 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة \"الفشار\" (popcorning) أثناء إعادة التدفق.

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، استخدم فقط المذيبات المعتمدة القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل (IPA) أو الكحول الإيثيلي. يجب أن يكون الغمر في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتلف المنظفات الكيميائية غير المحددة عدسة LED أو مادة الحزمة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات على شريط ناقل بارز للتجميع الآلي.

• عرض الشريط الناقل: 8mm.
• قطر البكرة:7 بوصات.
• الكمية لكل بكرة:3000 قطعة (بكرة كاملة قياسية).
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ) للباقي:500 قطعة.
• إغلاق الجيوب:يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط غطاء.
• المكونات المفقودة:يُسمح بفقدان مصباحين متتاليين كحد أقصى، وفقًا للمعايير الصناعية (ANSI/EIA 481).

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

LED هو جهاز يعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد ومنع استنزاف التيار، خاصة عند تشغيل عدة مصابيح LED على التوازي، يجب استخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED. يتم حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_SUPPLY- V_F) / I_F، حيث V_Fهو جهد الأمامي لـ LED عند التيار المطلوب I_F. استخدام أقصى V_Fمن ورقة البيانات (2.4V) في الحساب يضمن ألا يتجاوز التيار الهدف حتى مع التباين من جهاز لآخر.

8.2 اعتبارات التصميم

• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (50 ملي واط كحد أقصى)، فإن ضمان مسار حراري جيد عبر وسادات PCB يساعد في الحفاظ على خرج ضوء ثابت وطول العمر، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية أو عند تيارات تشغيل أعلى.
• الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):مصابيح LED حساسة للكهرباء الساكنة. يجب تنفيذ ضوابط ESD مناسبة (أساور المعصم، محطات عمل مؤرضة، أرضيات موصلة) أثناء المناولة والتجميع.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية 130 درجة إضاءة واسعة. للحصول على ضوء أكثر تركيزًا، قد تكون هناك حاجة إلى عدسات خارجية أو أدلة ضوئية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يقدم هذا LED الأحمر من مادة AllnGaP مزايا محددة:

• مقارنة بـ LED الأحمر التقليدي من GaAsP:توفر تقنية AllnGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى خرج أكثر سطوعًا عند نفس التيار، أو سطوع مكافئ بقدرة أقل.
• مقارنة بـ LED القياسي ذو الثقب (Through-Hole):تتيح حزمة SMD كثافة تجميع أعلى بكثير، وهي متوافقة مع خطوط الإنتاج المؤتمتة بالكامل، وتلغي الحاجة إلى ثني الأطراف وحفر الثقوب على PCB.
• الميزة الرئيسية:يجمع هذا الجهاز بين السطوع العالي من AllnGaP، وزاوية رؤية واسعة، وحزمة مضغوطة قابلة للّحام بإعادة التدفق، مما يجعله متعدد الاستخدامات للغاية للإلكترونيات الحديثة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من دبوس منطقي بجهد 3.3V أو 5V؟

لا، ليس بدون مقاومة محددة للتيار.ربطه مباشرة سيحاول سحب تيار عالٍ جدًا، محدود فقط بقدرة الدبوس على التيار والمقاومة الديناميكية لـ LED، مما قد يدمر LED أو يتلف IC الدافع. استخدم دائمًا مقاومة على التوالي.

10.2 لماذا يوجد نطاق واسع جدًا في شدة الإضاءة (من 2.8 إلى 28.0 ملي كانديلا)؟

هذا بسبب الاختلافات الطبيعية في تصنيع أشباه الموصلات. يقوم نظام التصنيف (من H إلى M) بفرز القطع حسب السطوع المقاس. للحصول على مظهر متسق في التطبيق، حدد واستخدم مصابيح LED من نفس تصنيف الشدة.

10.3 ماذا يحدث إذا تجاوزت تصنيف التيار المستمر 20mA؟

تجاوز التصنيف يزيد من درجة حرارة الوصلة. هذا يسرع تدهور مادة أشباه الموصلات، مما يؤدي إلى انخفاض دائم وسريع في خرج الضوء (استهلاك اللومن) وقد يسبب فشلاً كارثيًا. صمم الدوائر دائمًا لتشغل ضمن الحدود القصوى المطلقة.

11. مثال عملي لحالة الاستخدام

11.1 حالة تصميم: لوحة مؤشرات الحالة

السيناريو:تصميم لوحة تحكم بها 10 مؤشرات حالة حمراء متطابقة، تعمل من خط طاقة 5V. الاتساق في السطوع أمر بالغ الأهمية.
خطوات التصميم:

1. اختر تيار التشغيل:اختر I_F= 10mA لسطوع جيد وعمر افتراضي طويل.
2. احسب قيمة المقاومة:استخدم أقصى V_F(2.4V) لتصميم أسوأ حالة. R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 أوم. أقرب قيمة قياسية E24 هي 270 أوم.
3. احسب قدرة المقاومة:P = I²* R = (0.01)²* 270 = 0.027 واط. مقاومة قياسية 1/8 واط (0.125W) أو 1/10 واط كافية.
4. حدد تصنيف LED:لضمان تطابق المؤشرات العشرة، حدد مصابيح LED من تصنيف شدة إضاءة واحد (مثل التصنيف L: 11.2-18.0 ملي كانديلا) في أمر الشراء.
5. تخطيط PCB:استخدم نمط مساحة اللحام الموصى به. تأكد من أن تصميم اللوحة يسمح بزاوية الرؤية 130 درجة بحيث يكون المؤشر مرئيًا من مواقع المستخدم المقصودة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

مصابيح الثنائيات الباعثة للضوء (LED) هي أجهزة أشباه موصلات تحول الطاقة الكهربائية مباشرة إلى ضوء من خلال عملية تسمى الإضاءة الكهربائية. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحنة هذه، فإنها تطلق الطاقة. في LED من مادة AllnGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم)، تُطلق هذه الطاقة في المقام الأول كفوتونات (ضوء) في الجزء الأحمر من الطيف المرئي. يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات، والتي يتم هندستها أثناء عملية نمو البلورة عن طريق ضبط نسب الألومنيوم والإنديوم والجاليوم.

13. اتجاهات وتطورات التكنولوجيا

يستمر مجال البصريات الإلكترونية في التطور. تشمل الاتجاهات العامة الملاحظة في الصناعة:

• زيادة الكفاءة:تؤدي أبحاث علوم المواد وتصميم الشرائح المستمرة إلى مصابيح LED تنتج المزيد من اللومن لكل واط (lm/W)، مما يقلل استهلاك الطاقة لنفس خرج الضوء.
• التصغير:تستمر أحجام الحزم في الانكماش (مثل المقاسات المترية 0402، 0201) لتمكين كثافة أعلى على لوحات PCB للأجهزة فائقة الصغر.
• تحسين اتساق اللون:تسمح التطورات في النمو الطبقي وتقنيات التصنيف بتسامحات أضيق على الطول الموجي السائد وشدة الإضاءة، مما يمنح المصممين تحكمًا أكثر دقة في اللون والسطوع.
• التكامل:تشمل الاتجاهات دمج عدة شرائح LED (RGB) في حزمة واحدة لخلط الألوان، أو دمج دوائر التحكم المتكاملة (IC) مع مصابيح LED لحلول إضاءة \"ذكية\".

تهدف هذه التطورات إلى تزويد المصممين بمكونات أكثر قدرة وكفاءة وموثوقية لمجموعة متوسعة من التطبيقات.