ورقة بيانات LED SMD طراز LTW-C19DZDS5-NB - شريحة إنغان بيضاء - 10mA - 36mW - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح LTW-C19DZDS5-NB هو مصباح LED من نوع الجهاز السطحي التركيب (SMD)، مُصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب التصغير والموثوقية العالية. ينتمي إلى عائلة من المكونات المصممة خصيصًا لعمليات التجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، مما يجعله مثاليًا للتصنيع بكميات كبيرة. يعالج شكله المدمج احتياجات التصميمات المقيدة بالمساحة السائدة في الإلكترونيات المحمولة والمضمنة المعاصرة.

1.1 المزايا الأساسية والخصائص

يقدم هذا المصباح عدة مزايا رئيسية تساهم في انتشاره التطبيقي الواسع. إنه متوافق بالكامل مع توجيهية تقييد المواد الخطرة (RoHS)، مما يضمن استيفاءه للمعايير البيئية الدولية. يستخدم الجهاز مادة أشباه الموصلات فائقة السطوع من إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN) لإنتاج الضوء الأبيض، مما يوفر كفاءة إضاءة عالية. تصميم عبوته متوافق مع الخطوط العريضة القياسية للصناعة (EIA)، مما يسهل دمجه في مكتبات التصميم الحالية وخطوط التجميع. علاوة على ذلك، تم تصميمه ليكون متوافقًا مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، وهي المعيار لتجميع تقنية التركيب السطحي. يتم توريد المكونات على شريط بعرض 8 مم مثبت على بكرات قطرها 7 بوصات، وهي التعبئة القياسية لمعدات الاختيار والوضع الآلي.

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

تعدد استخدامات هذا المصباح LED السطحي يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية أجهزة الاتصالات مثل الهواتف اللاسلكية والخلوية، ومنصات الحوسبة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأنظمة البنية التحتية للشبكات. كما يُستخدم بشكل شائع في مختلف الأجهزة المنزلية والإلكترونيات الاستهلاكية لأغراض إشارة الحالة والإضاءة الخلفية. تشمل الاستخدامات الوظيفية المحددة إضاءة خلفية لوحة المفاتيح، ومؤشرات الحالة والطاقة، وإضاءة الشاشات الدقيقة، ومصابيح الإشارات أو الرموز العامة في الأماكن المغلقة.

2. أبعاد العبوة والمواصفات الميكانيكية

يتميز المصباح بعدسة صفراء مع غطاء أسود. يتم توفير الأبعاد الميكانيكية الدقيقة في رسومات ورقة البيانات الأصلية، مع تحديد جميع القياسات بالمليمترات. التسامح القياسي لهذه الأبعاد هو ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك على الرسم. يضمن هذا المستوى من الدقة وضعًا ولحامًا متسقًا أثناء التجميع الآلي. تم تصميم العبوة لتكون مصباح LED شريحة فائق الرقة، مما يساهم في انخفاض سماكة المنتجات النهائية.

3. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يتم تحديد جميع التصنيفات والخصائص عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية، وهي حالة المرجع القياسية لاختبار أجهزة أشباه الموصلات.

3.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل المستمر. التصنيفات القصوى المطلقة لـ LTW-C19DZDS5-NB هي كما يلي: أقصى تبديد للطاقة هو 36 ملي واط (mW). يجب ألا يتجاوز تيار الأمام الذروي، عند النبض بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية، 50 مللي أمبير. الحد الأقصى لتيار الأمام المستمر DC هو 10 مللي أمبير. يمكن للجهاز تحمل عتبة تفريغ كهروستاتيكي (ESD) تبلغ 2000 فولت باستخدام نموذج جسم الإنسان (HBM). نطاق درجة حرارة التشغيل المسموح به هو من -20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية، بينما نطاق درجة حرارة التخزين أوسع، من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يمكن للمكون تحمل حالة لحام بالأشعة تحت الحمراء بدرجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.

3.2 ملف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء المقترح للعملية الخالية من الرصاص

يتم توفير ملف لحام بإعادة التدفق موصى به لضمان وصلات لحام موثوقة دون الإضرار بالمصباح. يتضمن الملف عادةً مرحلة تسخين مسبق، ونقع حراري، ومنطقة إعادة تدفق بدرجة حرارة ذروة مسيطر عليها، وفترة تبريد. الالتزام بهذا الملف، وخاصة أقصى درجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية والوقت فوق السائل، أمر بالغ الأهمية للحفاظ على سلامة الجهاز وموثوقيته طويلة المدى.

3.3 الخصائص الكهربائية والبصرية

تحدد هذه المعلمات الأداء النموذجي للمصباح تحت ظروف التشغيل العادية. تتراوح شدة الإضاءة (Iv) من حد أدنى 18.0 ملي كانديلا (mcd) إلى حد أقصى 45.0 mcd عند تشغيله بتيار أمامي (IF) قدره 5 مللي أمبير. زاوية المشاهدة (2θ1/2)، المُعرَّفة على أنها الزاوية التي تنخفض فيها الشدة إلى نصف قيمتها القصوى، هي 50 درجة. إحداثيات اللونية على مخطط CIE 1931 هي عادةً x=0.270 و y=0.260 عند 5mA. يتراوح جهد الأمام (VF) من 2.40 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.20 فولت (الحد الأقصى)، بقيمة نموذجية تبلغ 2.70 فولت عند IF=5mA. يتم تحديد التيار العكسي (IR) بحد أقصى 10 ميكرو أمبير (µA) عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. من المهم ملاحظة أن حالة الجهد العكسي هذه هي لأغراض الاختبار فقط؛ لم يتم تصميم المصباح للعمل في انحياز عكسي.

4. شرح نظام تصنيف الصناديق

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى صناديق أداء بناءً على معلمات رئيسية. يسمح هذا للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات محددة لتطبيقهم.

4.1 تصنيف جهد الأمام (VF)

يتم تصنيف مصابيح LED وفقًا لهبوط جهد الأمام عند تيار اختبار قدره 5 مللي أمبير. رموز الصناديق ونطاقات الجهد المقابلة لها هي: A10 (2.40V - 2.60V)، A11 (2.60V - 2.80V)، B10 (2.80V - 3.00V)، و B11 (3.00V - 3.20V). يتم تطبيق تسامح قدره ±0.1V على كل صندوق.

4.2 تصنيف شدة الإضاءة (IV)

يتم تصنيف المكونات بناءً على إخراجها الضوئي عند 5 مللي أمبير. الصناديق المحددة هي: M (18.0 mcd - 28.0 mcd) و N (28.0 mcd - 45.0 mcd). ينطبق تسامح قدره ±15% على كل صندوق شدة إضاءة.

4.3 تصنيف الصبغة (اللونية)

نقطة اللون، المُعرَّفة بإحداثيات CIE 1931 (x, y)، يتم تصنيفها أيضًا للتحكم في اتساق اللون. تحدد ورقة البيانات عدة صناديق صبغة (مثل C01، C1، C2) بحدود إحداثيات محددة تشكل أشكالًا رباعية على مخطط اللونية. يتم تطبيق تسامح قدره ±0.01 على كل إحداثي داخل الصندوق.

5. تحليل منحنى الأداء

تتضمن ورقة البيانات الأصلية منحنيات خصائص نموذجية توفر رؤية قيمة لسلوك الجهاز تحت ظروف متغيرة. توضح هذه المنحنيات عادةً العلاقة بين جهد الأمام والتيار الأمامي (منحنى IV)، مُظهرة الطبيعة الأسية للدايود. قد تصور أيضًا تباين شدة الإضاءة مع تيار الأمام، واعتماد جهد الأمام على درجة الحرارة المحيطة. يساعد تحليل هذه المنحنيات المصممين على فهم المقايضات؛ على سبيل المثال، تشغيل المصباح بتيار أعلى يزيد من إخراج الضوء ولكنه يزيد أيضًا من تبديد الطاقة ودرجة حرارة التقاطع، مما يمكن أن يؤثر على العمر الافتراضي وانزياح اللون.

6. إرشادات الميكانيكا والتجميع والتعامل

6.1 تخطيط وسادة التثبيت الموصى بها للوحة الدوائر المطبوعة

يتم توفير نمط أرضي (بصمة) مقترح للوحة الدوائر المطبوعة لضمان تكوين حشوة لحام مناسبة واستقرار ميكانيكي. يعد اتباع هذه التوصية أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق وصلات لحام موثوقة أثناء إعادة التدفق.

6.2 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المواد الكيميائية المحددة فقط. توصي ورقة البيانات بالغمر في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. يمكن أن يؤدي استخدام سوائل كيميائية غير محددة إلى إتلاف عبوة المصباح.

6.3 ظروف التخزين

التخزين السليم ضروري لمنع امتصاص الرطوبة، والذي يمكن أن يسبب "انفجار الفشار" (تشقق العبوة) أثناء لحام إعادة التدفق. عندما يكون كيس الحاجز المضاد للرطوبة مغلقًا، يجب تخزين مصابيح LED عند ≤ 30 درجة مئوية و ≤ 90% رطوبة نسبية (RH)، مع فترة استخدام موصى بها خلال سنة واحدة. بمجرد فتح التغليف الأصلي، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30 درجة مئوية أو 60% رطوبة نسبية. بالنسبة للمكونات التي تمت إزالتها من تغليفها الأصلي (مستوى حساسية الرطوبة 3، MSL 3)، يوصى بإكمال لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد. للتخزين لفترات أطول خارج الكيس الأصلي، يجب الاحتفاظ بها في حاوية محكمة الغلق مع مجفف. إذا تم تخزينها لأكثر من أسبوع، يلزم تجفيفها عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام.

6.4 تعليمات اللحام

للحام بإعادة التدفق، يوصى بملف بدرجة حرارة تسخين مسبق تتراوح بين 150-200 درجة مئوية، ووقت تسخين مسبق يصل إلى 120 ثانية، ودرجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260 درجة مئوية، ووقت عند الذروة يصل إلى 10 ثوانٍ (حد أقصى دورتي إعادة تدفق). للحام اليدوي بمكواة، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الطرف 300 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ كحد أقصى (مرة واحدة فقط).

7. معلومات التعبئة والطلب

تتكون التعبئة القياسية من مصابيح LED موضوعة في شريط ناقل بارز بعرض 8 مم. يتم لف هذا الشريط على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة كاملة على 4000 قطعة. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، ينطبق حد أدنى لكمية التعبئة يبلغ 500 قطعة للدفعات المتبقية. تتبع التعبئة مواصفات ANSI/EIA 481. يستخدم الشريط شريط غطاء لإغلاق جيوب المكونات الفارغة، والحد الأقصى المسموح به لعدد المصابيح المفقودة المتتالية على البكرة هو اثنان.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

في تطبيق نموذجي، يتم تشغيل المصباح بواسطة مصدر تيار ثابت أو من خلال مقاومة تحديد تيار متصلة على التوالي مع مصدر جهد. يمكن حساب قيمة مقاومة تحديد التيار (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_supply - VF_LED) / IF، حيث VF_LED هو جهد الأمام للمصباح عند التيار المطلوب IF. يضمن استخدام أقصى قيمة VF من ورقة البيانات في هذا الحساب ألا يتجاوز التيار الحد حتى مع التباين بين القطع.

8.2 اعتبارات التصميم

تشغيل التيار:يعد تشغيل المصباح عند أو أقل من تيار الأمام المستمر الموصى به البالغ 10 مللي أمبير أمرًا بالغ الأهمية للموثوقية. يمكن أن يؤدي تجاوز التصنيفات القصوى المطلقة، حتى لفترة وجيزة، إلى تدهور مادة أشباه الموصلات وتقليل العمر الافتراضي.الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مساحة كافية من النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة حول وسادات اللحام يمكن أن يساعد في تبديد الحرارة، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند وضع عدة مصابيح LED بالقرب من بعضها البعض.حماية التفريغ الكهروستاتيكي:على الرغم من أن الجهاز يحمل تصنيف ESD HBM بقيمة 2000 فولت، يجب دائمًا اتباع احتياطات التعامل القياسية للتفريغ الكهروستاتيكي (أساور المعصم، محطات العمل المؤرضة) أثناء التجميع والتعامل لمنع التلف الكامن.التصميم البصري:تحدد زاوية المشاهدة البالغة 50 درجة نمط الحزمة الضوئية. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب نمط إشعاع مختلف، قد تكون البصريات الثانوية (عدسات، أدلة ضوء) ضرورية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يميز LTW-C19DZDS5-NB نفسه من خلال استخدامه لتقنية إنغان للضوء الأبيض، والتي تقدم عادةً كفاءة أعلى وتقديم ألوان أفضل مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل الشريحة الزرقاء مع الفسفور الأصفر (على الرغم من أنها لا تزال أبيض محول بالفسفور). يمثل ملف عبوته الفائق الرقة ميزة رئيسية للأجهزة فائقة النحافة. يوفر نظام التصنيف الشامل للجهد والشدة واللونية للمصممين تحكمًا دقيقًا في اتساق الأداء الكهربائي والبصري لمنتجهم النهائي، وهو أمر بالغ الأهمية في تطبيقات مثل مصفوفات الإضاءة الخلفية حيث يكون التجانس مهمًا.

10. الأسئلة الشائعة بناءً على المعلمات التقنية

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED عند 20 مللي أمبير للحصول على سطوع أعلى؟

ج: لا. الحد الأقصى المطلق لتيار الأمام المستمر DC هو 10 مللي أمبير. يتجاوز هذا التصنيف يخاطر بتلف دائم وإبطال أي مواصفات موثوقية. للحصول على إخراج ضوئي أعلى، اختر صندوق LED بشدة إضاءة أعلى أو منتج مصنف لتيار أعلى.

س: جهد الأمام في دوارتي يقيس 2.5 فولت، لكن ورقة البيانات تقول أن القيمة النموذجية هي 2.7 فولت. هل هذا طبيعي؟

ج: نعم، هذا ضمن التباين المتوقع. لجهد الأمام نطاق محدد (2.4V إلى 3.2V) وهو أيضًا مصنف. تقع قيمتك المقاسة في صندوق الجهد A10 أو A11. صمم دائرة تحديد التيار الخاصة بك دائمًا لأسوأ حالة من أقصى VF لضمان عدم تجاوز حد التيار أبدًا.

س: هل أحتاج للقلق بشأن حساسية الرطوبة لهذا المكون؟

ج: نعم. المكون مصنف بـ MSL 3. بمجرد فتح الكيس الأصلي المحكم، يكون لديك أسبوع واحد لإكمال عملية لحام إعادة التدفق تحت ظروف أرضية المصنع القياسية (≤ 30°C/60% RH). إذا تم تجاوز هذا الجدول الزمني، يلزم تجفيف قبل اللحام.

س: هل يمكنني استخدام هذا المصباح LED للوحات الإعلانات الخارجية؟

ج: تحدد ورقة البيانات التطبيقات بما في ذلك "تطبيقات اللوحات الإعلانية الداخلية". نطاق درجة حرارة التشغيل هو -20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية. للاستخدام الخارجي، يجب عليك التأكد من أن الظروف البيئية (درجة الحرارة، الرطوبة، التعرض للأشعة فوق البنفسجية) لا تتجاوز هذه الحدود وأن التجميع محكم بشكل صحيح ضد تسرب الرطوبة، وهو ما لا تغطيه ورقة بيانات هذا المكون.

11. مثال عملي لحالة الاستخدام

السيناريو: تصميم مؤشر حالة لجهاز طبي محمول.يحتوي الجهاز على خط طاقة 3.3 فولت ويتطلب مؤشرًا أبيض ساطعًا وواضحًا. يتطلب التصميم مصباح LED واحد يعمل عند حوالي 5 مللي أمبير لتحقيق التوازن بين الوضوح واستهلاك الطاقة.خطوات التصميم:1. اختر LTW-C19DZDS5-NB لسطوعه وصغر حجمه وموثوقيته. 2. احسب مقاومة تحديد التيار: باستخدام أقصى VF وهو 3.2V، R = (3.3V - 3.2V) / 0.005A = 20 أوم. سيتم استخدام مقاومة قياسية 20 أوم. 3. في تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة، استخدم النمط الأرضي الموصى به من ورقة البيانات. 4. حدد المكونات من صندوق شدة الإضاءة N وصندوق صبغة محدد (مثل C1) لضمان اتساق اللون والسطوع عبر جميع وحدات الإنتاج. 5. في تعليمات التجميع، شدد على التعامل مع MSL 3 والعمر الافتراضي لأسبوع واحد بعد فتح الكيس.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

مصابيح الثنائيات الباعثة للضوء (LED) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة (المصنوعة عادةً من إنغان لمصابيح LED الزرقاء/البيضاء). يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث من خلال طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. يستخدم مصباح LED أبيض، مثل LTW-C19DZDS5-NB، عادةً شريحة إنغان زرقاء مطلية بفسفور أصفر. يتم تحويل بعض الضوء الأزرق بواسطة الفسفور إلى ضوء أصفر، ويُنظر إلى خليط الضوء الأزرق والأصفر من قبل العين البشرية على أنه أبيض.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر مجال مصابيح LED السطحية في التطور نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، وتحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI) لجودة ضوء أفضل، وزيادة كثافة الطاقة في عبوات أصغر. هناك أيضًا اتجاه نحو تسامحات تصنيف أكثر ضيقًا لكل من اللون والتدفق الضوئي لتلبية متطلبات تطبيقات مثل الإضاءة الخلفية للشاشات عالية الجودة والإضاءة المعمارية حيث يكون التجانس أمرًا بالغ الأهمية. علاوة على ذلك، تهدف التطورات في مواد وتصاميم العبوات إلى تحسين الأداء الحراري، مما يسمح بتيارات تشغيل أعلى وعمر تشغيلي أطول. يمثل دمج الإلكترونيات التحكمية (مثل مشغلات التيار الثابت، إمكانية التعريف) مباشرة في عبوة LED اتجاهًا مهمًا آخر، مما يبسط تصميم النظام لتطبيقات الإضاءة الذكية.