ورقة بيانات LED SMD طراز LTW-C283DS5 - عبوة 2.8x3.5 مم - جهد أمامي 3.2 فولت - ضوء أبيض - قدرة 36 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTW-C283DS5 مصباح LED من نوع جهاز مُركب على السطح (SMD) مُصمم للتجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB). يُعد شكله المصغر مناسبًا للتطبيقات ذات المساحة المحدودة عبر مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

يتميز هذا LED بشريحة إنغان (نيتريد الغاليوم الإنديوم) بيضاء فائقة الرقة بسمك 0.2 مم، مما يوفر سطوعًا عاليًا. وهو متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة). يتم تعبئة الجهاز على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، متوافقًا مع معايير EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية)، مما يضمن التوافق مع معدات الاختيار والتركيب الآلية عالية السرعة. كما أن تصميمه متوافق مع عمليات لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء (IR)، وهو المعيار القياسي لخطوط تجميع PCB الحديثة.

تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية معدات الاتصالات، وأجهزة أتمتة المكاتب، والأجهزة المنزلية، والمعدات الصناعية. تشمل التطبيقات المحددة الإضاءة الخلفية للأزرار ولوحات المفاتيح، ومؤشرات الحالة، والشاشات الدقيقة، وتطبيقات الإضاءة المختلفة للإشارات والرموز.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم القسم التالي تفصيلًا دقيقًا للمواصفات الكهربائية والبصرية والحرارية لـ LED طراز LTW-C283DS5.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تُحدد هذه القيم الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديدها عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة (Pd):36 ميغاواط. هذه هي أقصى قدرة يمكن لـ LED تبديدها كحرارة.
• التيار الأمامي الذروي (I_F(PEAK)):50 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار نابض مسموح به، يُحدد عادةً تحت ظروف دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. لا ينبغي استخدامه للتشغيل المستمر.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):10 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار الأمامي المستمر للتشغيل الموثوق طويل الأمد.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين:-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يمكن تخزين LED دون تلف ضمن هذه الحدود.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ. هذا يُحدد ذروة درجة الحرارة ومخطط الوقت الذي يمكن للعبوة تحمله أثناء لحام الريفلو.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25 درجة مئوية وتيار أمامي (I_F) بقيمة 5 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• الشدة الضوئية (I_V):تتراوح من حد أدنى 112.0 مللي كانديلا إلى حد أقصى 280.0 مللي كانديلا. يتم تصنيف القيمة الفعلية (توزيعها في فئات) كما هو موضح في القسم 4. يتم القياس باستخدام مستشعر ومرشح يقترب من منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تكون عندها الشدة الضوئية نصف الشدة القصوى المقاسة عند 0 درجة (على المحور).
• إحداثيات اللونية (x, y):القيم النموذجية هي x=0.304, y=0.301 على مخطط اللونية CIE 1931. تحدد هذه الإحداثيات النقطة البيضاء للضوء المنبعث وهي أيضًا خاضعة لنظام التصنيف (Binning).
• الجهد الأمامي (V_F):يتراوح من 2.5 فولت إلى 3.2 فولت عند I_F=5 مللي أمبير. القيمة الدقيقة مصنفة.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت. من المهم ملاحظة أن هذه المعلمة لأغراض الاختبار بالأشعة تحت الحمراء (IR) فقط؛ لم يتم تصميم LED للعمل تحت انحياز عكسي.

2.3 الاعتبارات الحرارية

تصنيف تبديد الطاقة البالغ 36 ميغاواط ونطاق درجة حرارة التشغيل المحدد هما معلمان حراريان رئيسيان. يمكن أن يؤدي تجاوز درجة حرارة التقاطع القصوى، والتي تتأثر بدرجة الحرارة المحيطة والتيار الأمامي، إلى تقليل الناتج الضوئي، وتسريع التدهور، والفشل النهائي. يُعد تصميم PCB الحراري المناسب، بما في ذلك مساحة كافية من وسادة النحاس لتبديد الحرارة، أمرًا ضروريًا للحفاظ على الأداء والموثوقية، خاصة عند التشغيل بالقرب من تصنيف التيار الأقصى.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز LEDs في فئات بناءً على معايير رئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار مكونات تلبي متطلبات محددة لتطبيقهم.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (V_F)

يتم تصنيف الجهد الأمامي إلى سبع فئات (V1 إلى V7)، كل منها بنطاق 0.1 فولت، من 2.5V-2.6V (V1) حتى 3.1V-3.2V (V7). يتم تطبيق تسامح ±0.1V على كل فئة. هذا مهم لتصميم دوائر التشغيل وضمان سطوع موحد في المصفوفات التي تعمل بمصدر جهد ثابت.

3.2 تصنيف الشدة الضوئية (I_V)

ينقسم الناتج الضوئي إلى فئتين رئيسيتين:

• الفئة R:112.0 مللي كانديلا إلى 180.0 مللي كانديلا
• الفئة S:180.0 مللي كانديلا إلى 280.0 مللي كانديلا

يتم تطبيق تسامح ±15% على كل فئة. يتم وضع رمز الفئة المحدد على عبوة المنتج.

3.3 تصنيف اللون (اللونية)

يتم تحديد لون الضوء الأبيض من خلال إحداثياته اللونية (x, y) على مخطط CIE 1931. يستخدم LTW-C283DS5 ست فئات لونية (S1 إلى S6)، تمثل كل منها منطقة رباعية محددة على مخطط اللونية. يضمن هذا التصنيف اتساق اللون عبر عدة LEDs في التجميع. يتم تطبيق تسامح ±0.01 على إحداثيات (x, y) داخل كل فئة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل: التيار الأمامي النموذجي مقابل الجهد الأمامي، الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي، الشدة الضوئية النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة)، يمكن وصف اتجاهاتها تحليليًا.

الجهد الأمامي (V_F) لـ LED له معامل حراري سالب؛ فهو ينخفض مع زيادة درجة حرارة التقاطع. على العكس من ذلك، تنخفض الشدة الضوئية عادةً مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. بالنسبة لشريحة إنغان البيضاء في هذا المنتج، يمكن توقع انخفاض كبير في الناتج الضوئي إذا تم تجاوز درجة حرارة التشغيل القصوى. تُظهر خاصية زاوية الرؤية توزيعًا لامبرتي أو شبه لامبرتي، حيث تكون الشدة أعلى عند 0 درجة وتتناقص نحو حواف المخروط البالغ 130 درجة.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يستخدم LTW-C283DS5 بصمة عبوة قياسية 2835. الأبعاد الرئيسية تقريبًا 2.8 مم طولاً و 3.5 مم عرضاً، مع ارتفاع يتضمن الشريحة فائقة الرقة 0.2 مم. جميع تسامحات الأبعاد هي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. لون العدسة أصفر، بينما مصدر الضوء هو شريحة إنغان بيضاء.

5.2 وسادة التثبيت الموصى بها على PCB والقطبية

يتم توفير نمط وسادة توصيل (بصمة) موصى به لـ PCB لضمان اللحام المناسب والاستقرار الميكانيكي. يحتوي LED على أطراف الأنود والكاثود. تتضمن ورقة البيانات مخططًا يشير إلى علامة الكاثود، وهو أمر ضروري للتوجيه الصحيح أثناء التجميع لضمان إضاءة الجهاز عند تطبيق انحياز أمامي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء (IR)

لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، يُوصى بمخطط ريفلو محدد:

• درجة حرارة التسخين المسبق:150 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية.
• وقت التسخين المسبق:حد أقصى 120 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى:حد أقصى 260 درجة مئوية.
• الوقت عند درجة الحرارة القصوى:حد أقصى 10 ثوانٍ. لا ينبغي تعريض LED لأكثر من دورتي ريفلو.

يتم التأكيد على أن المخطط الأمثل يعتمد على تصميم PCB المحدد، ومعجون اللحام، والفرن المستخدم. يُنصح بإجراء توصيف للتطبيق المحدد.

6.2 التخزين والتعامل

احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):الجهاز حساس تجاه ESD. يجب إجراء التعامل باستخدام أسوار معصم وقفازات مضادة للكهرباء الساكنة، مع تأريض جميع المعدات بشكل صحيح.

الحساسية للرطوبة:يتم تعبئة LEDs في كيس حاجز للرطوبة مع مجفف. عند الإغلاق، يجب تخزينها عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية (RH) واستخدامها خلال عام واحد. بمجرد فتح الكيس، تُصنف المكونات بمستوى حساسية الرطوبة (MSL) 3. يجب تخزينها عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% RH ويجب أن تخضع للريفلو بالأشعة تحت الحمراء خلال أسبوع واحد. إذا تم تخزينها لفترة أطول خارج الكيس الأصلي، يلزم تجفيفها عند 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لمنع تلف "انفشار الذرة" أثناء الريفلو.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُعد غمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة مقبولاً. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف مادة العبوة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد LEDs على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم. يتم لف الشريط على بكرات قياسية قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 5000 قطعة. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، تنطبق كمية تعبئة دنيا قدرها 500 قطعة للدفعات المتبقية. تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA-481.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

يتم تشغيل LED عادةً بواسطة مصدر تيار ثابت للحصول على أفضل استقرار وعمر افتراضي. يمكن استخدام مقاوم متسلسل بسيط مع مصدر جهد ثابت، حيث تكون قيمة المقاوم R = (V_supply- V_F) / I_F. يجب ألا يتجاوز I_Fالمختار أقصى تيار أمامي مستمر وهو 10 مللي أمبير. للمصفوفات المتوازية، يُوصى بشدة باستخدام مقاومات تحديد تيار فردية لكل LED للتعويض عن اختلافات تصنيف V_Fومنع احتكار التيار.

8.2 إدارة الحرارة في التصميم

للحفاظ على الناتج الضوئي وعمر التشغيل، يعد تبديد الحرارة الفعال أمرًا بالغ الأهمية. يجب على المصممين استخدام تخطيط وسادة PCB الموصى به، والذي غالبًا ما يتضمن وصلات تخفيف حرارية إلى مستويات نحاسية أكبر. يوفر تجنب التشغيل عند الحدود القصوى المطلقة للتيار ودرجة الحرارة هامشًا للموثوقية.

8.3 قيود التطبيق

تحدد ورقة البيانات أن هذه LEDs مخصصة للمعدات الإلكترونية العادية. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية، أو حيث قد يعرض الفشل السلامة للخطر (مثل الطيران، ودعم الحياة الطبي، والتحكم في النقل)، يلزم التشاور مع الشركة المصنعة قبل الاستخدام.

9. المقارنة التقنية والتحديد

يحدد LTW-C283DS5 نفسه بعدة مميزات رئيسية: شريحته فائقة الرقة 0.2 مم تتيح تصميمات ذات مظهر منخفض مقارنة ببعض LEDs القياسية. يوفر استخدام شريحة إنغان بيضاء عادةً كفاءة أعلى وتقديم ألوان أفضل من التقنيات القديمة مثل LEDs الزرقاء المحولة بالفوسفور مع ركائز مختلفة. تجعل زاوية الرؤية الواسعة 130 درجة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة بدلاً من شعاع مركز. توافقها الكامل مع تجميع SMT الآلي وعمليات الريفلو بالأشعة تحت الحمراء القياسية يجعلها متوافقة مع سير عمل التصنيع الحديثة والفعالة من حيث التكلفة.

10. الأسئلة المتكررة (FAQ)

س1: ما الفرق بين فئتي الشدة الضوئية R و S؟
ج1: تغطي الفئة R نطاق 112-180 مللي كانديلا، بينما تغطي الفئة S 180-280 مللي كانديلا عند 5 مللي أمبير. يضمن اختيار الفئة S سطوعًا أدنى أعلى.

س2: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 3.3 فولت؟
ج2: ربما، لكن ذلك يعتمد على فئة الجهد الأمامي (V_F). بالنسبة للفئتين V6 (3.0-3.1V) و V7 (3.1-3.2V)، قد لا يوفر مصدر 3.3V هامش جهد كافٍ لمقاوم تحديد تيار متسلسل ليعمل بشكل فعال، خاصةً مع مراعاة التسامحات. غالبًا ما يكون سائق LED ثابت التيار المخصص أو جهد إمداد أعلى أكثر موثوقية.

س3: لماذا يكون تصنيف التيار العكسي لأغراض اختبار IR فقط؟
ج3: تُستخدم هذه المواصفة أثناء الاختبارات التصنيعية. لم يتم تصميم تقاطع أشباه الموصلات في LED لتحمل جهد عكسي كبير. في دوائر التطبيق، يجب استخدام حماية مثل ديود متوازي إذا كانت أحداث الجهد العكسي ممكنة.

س4: ما مدى أهمية عمر الأرضية لمدة أسبوع واحد بعد فتح كيس حاجز الرطوبة؟
ج4: بالنسبة لمكونات MSL 3، يزيد تجاوز هذا الوقت دون تجفيف مسبق قبل الريفلو بشكل كبير من خطر تلف العبوة الداخلي بسبب ضغط البخار (انفشار الذرة) أثناء عملية اللحام عالية الحرارة، مما قد يؤدي إلى فشل فوري أو كامن.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: إضاءة خلفية لوحة مفاتيح غشائية.يحتاج المصمم إلى إضاءة 12 مفتاحًا على لوحة بشكل متساوٍ. يخطط لاستخدام LED واحد من طراز LTW-C283DS5 لكل مفتاح، موضوعة أسفل دليل ضوئي. يختار LEDs من الفئة S لسطوع عالي ومتسق، ومن فئة لونية واحدة (مثل S3) لضمان لون أبيض موحد عبر جميع المفاتيح. يتم تشغيل LEDs بشكل متوازٍ من خط طاقة 5 فولت، كل منها بمقاوم متسلسل خاص 150 أوم (ينتج عنه I_F≈ (5V - 2.9V)/150Ω ≈ 14 مللي أمبير، وهو أعلى من الحد الأقصى الموصى به 10 مللي أمبير - مما يسلط الضوء على خطأ في التصميم). سيكون التصميم الأفضل استخدام مقاوم 220 أوم لـ ~9.5 مللي أمبير أو تنفيذ مصفوفة سائق تيار ثابت. يتبع تخطيط PCB نمط الوسادة الموصى به مع وصلات حرارية إلى مستوى أرضي. تمر اللوحة المجمعة عبر فرن ريفلو خالي من الرصاص باستخدام المخطط المحدد، وتوفر لوحة المفاتيح إضاءة خلفية موحدة ومشرقة.

12. مبدأ التشغيل

يعتمد LTW-C283DS5 على شريحة أشباه موصلات من إنغان (نيتريد الغاليوم الإنديوم). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الصمام الثنائي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات - وهي عملية تسمى الإضاءة الكهربائية. يسمح التركيب المحدد لسبيكة إنغان لها بانبعاث الضوء في الطيف الأزرق/فوق البنفسجي. لإنشاء ضوء أبيض، يتم عادةً تحويل هذا الانبعاث الأساسي باستخدام طلاء فوسفوري (من المحتمل أن يكون موجودًا داخل العدسة الصفراء) الذي يمتص بعض الضوء الأزرق ويعيد إصداره كضوء أصفر. يُدرك العين البشرية مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر الناتج عن الفوسفور على أنه أبيض.

13. اتجاهات التكنولوجيا

تستمر صناعة الإضاءة ذات الحالة الصلبة في التطور مع عدة اتجاهات واضحة. هناك دفع مستمر لتحقيق فعالية ضوئية أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، مما يحسن كفاءة الطاقة. أصبح مؤشر تجسيد اللون (CRI) أكثر أهمية، خاصة في إضاءة العرض والعمارة، مما يدفع لأنظمة الفوسفور التي تنتج ضوءًا أبيض أكثر طبيعية. يظل التصغير مفتاحًا للإلكترونيات المحمولة والكثيفة، مما يدعم استخدام الشرائح فائقة الرقة مثل الموجودة في هذا المنتج. علاوة على ذلك، يعد التكامل اتجاهًا، حيث تدمج عبوات LEDs السواقات، أو المستشعرات، أو شرائح متعددة الألوان في وحدات مفردة. أخيرًا، تعد الموثوقية وعمر التشغيل تحت تيارات ودرجات حرارة تشغيل أعلى مجالات بحث وتطوير مستمرة.