ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-C171KDKT - أحمر AllnGaP - 20mA - 50mW - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لمصباح LED من نوع جهاز السطح المركب (SMD). مُصمم للتجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، هذا المكون مناسب للتطبيقات ذات المساحات المحدودة عبر مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية.

1.1 الميزات الرئيسية

• متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• يستخدم شريحة أشباه موصلات فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AllnGaP) فائقة السطوع لانبعاث الضوء الأحمر.
• يتم توريده على شكل شريط قياسي صناعي بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات لآلات التجميع الآلي (Pick-and-Place).
• معبأ في عامل شكل قياسي وفقًا لـ EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية).
• متوافق كهربائيًا مع مستويات تشغيل الدوائر المتكاملة (IC).
• مُصمم لتكون متوافقًا مع معدات التركيب الآلي.
• يتحمل عمليات لحام إعادة التدفق القياسية بالأشعة تحت الحمراء (IR).

1.2 التطبيقات المستهدفة

يُقصد باستخدام هذا الـ LED كمؤشر حالة، أو إضاءة خلفية، أو مصدر إشارة في قطاعات متنوعة:

• معدات الاتصالات (مثل الهواتف اللاسلكية/الخلوية).
• أجهزة أتمتة المكاتب (مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأنظمة الشبكات).
• الأجهزة المنزلية والإلكترونيات الاستهلاكية.
• لوحات التحكم الصناعي والأجهزة القياسية.
• إضاءة خلفية لوحة المفاتيح.
• مؤشرات الحالة والطاقة.
• الشاشات الدقيقة ومصابيح الإشارات الرمزية.

2. أبعاد العبوة والتكوين

يتميز الجهاز بعدسة شفافة تمامًا تغطي مصدر الضوء الأحمر AllnGaP. جميع المواصفات الأبعادية مقدمة بالمليمتر (مم). ما لم يُذكر خلاف ذلك صراحةً، فإن التسامح القياسي لجميع الأبعاد الخطية هو ±0.1 مم. تتضمن ورقة البيانات رسومات ميكانيكية مفصلة تحدد مخطط العبوة، وتكوين الأطراف، وبصمة PCB الموصى بها لضمان تخطيط اللوحة واللحام بشكل صحيح.

3. التقييمات والخصائص

يتم تعريف جميع المواصفات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C ما لم يُذكر خلاف ذلك. قد يتسبب تجاوز "التقييمات القصوى المطلقة" في تلف دائم للجهاز.

3.1 التقييمات القصوى المطلقة

• تبديد الطاقة (Pd):50 ملي واط
• تيار أمامي ذروي (I_F(ذروة)):40 ملي أمبير (بدورة عمل 1/10، وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية)
• تيار أمامي مستمر مباشر (I_F):20 ملي أمبير
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-30°C إلى +85°C
• نطاق درجة حرارة التخزين:-40°C إلى +85°C
• شرط لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء:درجة حرارة ذروية 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.

3.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يوضح الجدول التالي معايير الأداء النموذجية عند تشغيل الجهاز بتياره الأمامي الاسمي البالغ 20mA.

• شدة الإضاءة (I_V):4.5 - 45.0 ملي كانديلا. تم القياس باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة. تُعرّف على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض فيها الشدة إلى نصف قيمتها على المحور.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):650 نانومتر (نموذجي).
• الطول الموجي السائد (λ_d):630 - 645 نانومتر. يمثل نقطة اللون المُدركة على مخطط لونية CIE.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي). نطاق الطول الموجي عند نصف شدة الطيف الذروية.
• الجهد الأمامي (V_F):1.6 - 2.4 فولت عند I_F=20mA.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (أقصى) عند V_R=5V.

3.3 تحذير التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

هذا الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي والارتفاعات الكهربائية. يجب اتباع إجراءات التحكم في ESD المناسبة أثناء التعامل والتجميع. وهذا يشمل استخدام أساور معصم مؤرضة، وقفازات مضادة للكهرباء الساكنة، وضمان تأريض جميع المعدات وأسطح العمل بشكل صحيح لمنع تلف كامن أو كارثي.

4. نظام التصنيف حسب الفئات (Binning)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز الأجهزة إلى فئات بناءً على شدة الإضاءة المقاسة. يتم وضع رمز الفئة للتتبع.

4.1 تصنيف شدة الإضاءة

للنوع الأحمر، تُعرّف الفئات على النحو التالي (مقاسة عند I_F=20mA):

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

ينطبق تسامح ±15% على حدود كل فئة شدة.

5. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات تمثيلات بيانية للخصائص الرئيسية، وهي ضرورية لتصميم الدائرة وتوقع الأداء.

5.1 منحنى التيار مقابل الجهد (I-V)

يوضح هذا المنحنى العلاقة بين الجهد الأمامي (V_F) والتيار الأمامي (I_F). يظهر جهد التشغيل النموذجي والمقاومة الديناميكية للـ LED، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم دوائر تحديد التيار.

5.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

يُظهر هذا الرسم البياني كيف يتدرج خرج الضوء مع تيار التشغيل. يُظهر عادةً علاقة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل الموصى به، مما يساعد في التحكم في السطوع من خلال تعديل التيار.

5.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

يصور هذا المنحنى الانخفاض الحراري لخرج الضوء. تنخفض شدة الإضاءة عمومًا مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو عامل حاسم للتطبيقات التي تعمل في بيئات مرتفعة الحرارة أو عند تيارات تشغيل عالية.

5.4 التوزيع الطيفي

يُظهر مخطط توزيع القدرة الطيفية شدة الضوء المنبعث كدالة للطول الموجي. يؤكد الطول الموجي الذروي (λ_P) ونصف العرض الطيفي (Δλ)، مما يحدد نقاء لون الانبعاث الأحمر.

6. إرشادات التجميع والتعامل

6.1 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُسمح بغمر الـ LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب منظفات كيميائية غير محددة في تلف عدسة الإيبوكسي أو العبوة.

6.2 تخطيط وسادة PCB الموصى به

يتم توفير رسم تفصيلي للهندسة المقترحة لوسادة اللحام لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة، ومحاذاة صحيحة، وقوة ميكانيكية كافية. الالتزام بهذه البصمة أمر حيوي لنجاح لحام إعادة التدفق.

6.3 مواصفات تغليف الشريط والبكرة

يتم توريد الجهاز في شريط ناقل بارز بشريط غطاء واقٍ. تشمل تفاصيل التغليف الرئيسية:

• عرض الشريط الناقل: 8 مم.
• قطر البكرة: 7 بوصات (178 مم).
• الكمية لكل بكرة: 3000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب للبقايا: 500 قطعة.
• يتوافق التغليف مع معايير ANSI/EIA-481.

7. ملاحظات وتحذيرات التطبيق

7.1 الاستخدام المقصود

صُمم هذا المكون للمعدات الإلكترونية التجارية والصناعية القياسية. وهو غير مصنف للتطبيقات الحرجة للسلامة حيث قد يؤدي الفشل إلى تعريض الحياة أو الصحة للخطر مباشرة (مثل الطيران، ودعم الحياة الطبي، والتحكم في النقل). لمثل هذه التطبيقات، يلزم التشاور مع الشركة المصنعة.

7.2 ظروف التخزين

• العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية (RH). العمر الافتراضي هو سنة واحدة طالما أن كيس الحاجز الرطوبي مع المجفف سليم.
• العبوة المفتوحة:للمكونات المُزالَة من كيسها المغلق، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30°C / 60% RH. يُوصى بإكمال لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 672 ساعة (28 يومًا) من التعرض، بما يتوافق مع مستوى الحساسية للرطوبة (MSL) 2a. للتعرض لفترات أطول، يلزم الخبز عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لمنع ظاهرة "الفشار" أثناء إعادة التدفق.

7.3 توصيات اللحام

لحام إعادة التدفق (عملية خالية من الرصاص):

• درجة حرارة التسخين المسبق: 150-200°C
• زمن التسخين المسبق: 120 ثانية كحد أقصى
• درجة حرارة الجسم الذروية: 260°C كحد أقصى
• الوقت فوق 260°C: 10 ثوانٍ كحد أقصى إجمالاً (حد أقصى دورتي إعادة تدفق)

اللحام اليدوي (مكواة لحام):

• درجة حرارة طرف المكواة: 300°C كحد أقصى
• زمن التلامس: 3 ثوانٍ كحد أقصى (مرة واحدة فقط)

ملاحظة: يعتمد ملف إعادة التدفق الأمثل على تصميم PCB المحدد، ومعجون اللحام، والفرن. الظروف المقدمة هي إرشادات تستند إلى معايير JEDEC والتحقق على مستوى المكون.

7.4 تصميم دائرة التشغيل

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند تشغيل عدة مصابيح LED على التوازي، يجب وضع مقاومة تحديد تيار فردية على التوالي مع كل LED. هذا يعوض عن التباين الطبيعي في الجهد الأمامي (V_F) من جهاز لآخر، مما يمنع احتكار التيار وإضاءة غير متساوية. لا يُوصى بتشغيل مصابيح LED مباشرة من مصدر جهد بدون مقاومة على التوالي، ومن المرجح أن يؤدي ذلك إلى فشل مبكر.

8. تعمق تقني واعتبارات التصميم

8.1 تقنية AllnGaP

فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AllnGaP) هو نظام مواد أشباه موصلات مناسب بشكل خاص لإنتاج مصابيح LED حمراء وبرتقالية وصفراء عالية الكفاءة. مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم مثل فوسفيد زرنيخيد الجاليوم (GaAsP)، يقدم AllnGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير (خرج ضوء لكل واط كهربائي)، واستقرارًا حراريًا أفضل، ونقاء لوني فائق. وهذا يجعله الخيار المفضل للتطبيقات التي تتطلب مؤشرات حمراء ساطعة وموثوقة.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من صغر حجم العبوة، فإن إدارة درجة حرارة الوصلة أمر بالغ الأهمية للموثوقية طويلة المدى والحفاظ على خرج الضوء. يجب احترام تصنيف تبديد الطاقة الأقصى البالغ 50 ملي واط. يجب على المصممين مراعاة المسار الحراري من وصلة الـ LED إلى البيئة المحيطة. يساعد استخدام مساحة كافية من وسادة النحاس على PCB كـ "مشتت حراري" في تبديد الحرارة وخفض درجة حرارة الوصلة التشغيلية، وبالتالي الحفاظ على شدة الإضاءة وعمر التشغيل.

8.3 اعتبارات التصميم البصري

تصنف زاوية الرؤية البالغة 130 درجة هذا الـ LED على أنه ذو زاوية واسعة. هذا مثالي لمؤشرات الحالة التي تحتاج إلى أن تكون مرئية من مجموعة واسعة من الزوايا. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب حزمة ضوئية أكثر تركيزًا، ستكون البصريات الثانوية (مثل العدسات أو أنابيب الضوء) ضرورية. توفر العدسة الشفافة تمامًا أعلى استخراج ممكن للضوء من الشريحة، مما يزيد من شدة الإضاءة الأمامية إلى أقصى حد.

8.4 المقارنة مع التقنيات البديلة

الميزة الأساسية لهذا الـ LED الأحمر AllnGaP هي الجمع بين السطوع والكفاءة. بالنسبة للتطبيقات الأقل تطلبًا حيث لا تكون أقصى درجات السطوع مطلوبة، قد تكون مصابيح LED GaAsP الأقدم بديلاً منخفض التكلفة، لكنها ستكون أقل سطوعًا وكفاءة. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب انبعاث أحمر عميق أو أشعة تحت حمراء، قد تُستخدم شرائح زرنيخيد الجاليوم (GaAs) أو زرنيخيد ألومنيوم جاليوم (AlGaAs). يعتمد الاختيار على الطول الموجي المحدد، والكفاءة، وأهداف التكلفة للتطبيق.