ورقة بيانات LED SMD طراز LTW-C19BZDS2-NB - شريحة إنغان بيضاء - 2.5-3.0 فولت - 70 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لـ LTW-C19BZDS2-NB، وهو مصباح LED من نوع جهاز السطح المثبت (SMD). تم تصميم هذا المكون للتجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB) وهو مناسب للتطبيقات التي تكون فيها المساحة قيدًا حرجًا. يستخدم LED شريحة إنغان (إنديوم جاليوم نيتريد) بيضاء فائقة السطوع كمصدر للضوء، موضوعة داخل غلاف يتميز بعدسة صفراء وغطاء أسود. وهو متوافق مع توجيهية تقييد المواد الخطرة (RoHS).

1.1 المزايا الأساسية

تشمل المزايا الأساسية لهذا LED مظهره الفائق الرقة، مما يسهل دمجه في الأجهزة النحيفة. يتم تعبئته على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات اللصق والتركيب الآلي عالية السرعة المستخدمة في التصنيع الإلكتروني الحديث. تم تصميم الجهاز أيضًا ليكون متوافقًا مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، وهي المعيار لتجميع تقنية السطح المثبت. خصائصه الكهربائية متوافقة مع الدوائر المتكاملة (I.C.)، مما يبسط تصميم دائرة القيادة.

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

يستهدف هذا LED مجموعة واسعة من مصنعي المعدات الإلكترونية. تشمل تطبيقاته الرئيسية، على سبيل المثال لا الحصر:

• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة على أجهزة التوجيه (الراوتر) والمودمات والهواتف المحمولة.
• أتمتة المكاتب:الإضاءة الخلفية للأزرار ولوحات المفاتيح في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والآلات الحاسبة وألواح التحكم.
• الإلكترونيات الاستهلاكية والأجهزة المنزلية:أضواء حالة الطاقة، مؤشرات الوظائف.
• المعدات الصناعية:مؤشرات اللوحات وأضواء حالة الآلات.
• الشاشات الدقيقة والثريات الرمزية:إضاءة معلوماتية صغيرة الحجم.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا لمعايير الأداء الرئيسية لـ LED تحت ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C).

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل المستمر.

• تبديد الطاقة (Pd):70 ميغاواط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن لعبوة LED تبديدها كحرارة.
• تيار الأمام المستمر (IF):20 مللي أمبير تيار مستمر. أقصى تيار ثابت يمكن تطبيقه.
• تيار الأمام الذروي:100 مللي أمبير، مسموح به فقط تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• عتبة التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) (HBM):2000 فولت. يشير تقييم نموذج الجسم البشري هذا إلى مستوى متوسط من حساسية ESD؛ مطلوب إجراءات معالجة مناسبة.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -20°C إلى +80°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الموثوق.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -30°C إلى +100°C.
• شرط لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء:يتحمل درجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ، وهو المعيار لعمليات اللحام الخالية من الرصاص.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم ضمان هذه المعلمات تحت ظروف الاختبار المحددة (عادةً IF = 2mA).

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من حد أدنى 11.0 mcd إلى حد أقصى 45.0 mcd، بقيمة نموذجية 28.0 mcd. يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):80 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية القصوى، مما يحدد انتشار الحزمة.
• إحداثيات اللونية (x, y):تقريبًا (0.31, 0.31) على مخطط اللونية CIE 1931. هذا يحدد نقطة اللون الأبيض لـ LED. يتم تطبيق تفاوت ±0.01 على هذه الإحداثيات.
• جهد الأمام (VF):بين 2.50V و 3.00V عند 2mA، بقيمة نموذجية 2.70V. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند مرور التيار.
• الجهد العكسي (VR):5.0V إلى 9.0V.ملاحظة هامة:هذه المعلمة مخصصة لتوصيف اختبار IR فقط. لم يتم تصميم الجهاز للتشغيل تحت انحياز عكسي.
• التيار العكسي (IR):أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي 5V.

3. شرح نظام التصنيف (Bin)

يتم فرز (تصنيف) LEDs بعد الإنتاج بناءً على المعلمات الرئيسية لضمان الاتساق. يتم وضع رمز التصنيف على العبوة.

3.1 تصنيف جهد الأمام (VF)

يتم الفرز عند IF=2mA. تمثل رموز التصنيف (10, A10, B10, B11, 12) نطاقات جهد متزايدة من 2.50-2.60V إلى 2.90-3.00V، مع تفاوت ±0.1V لكل تصنيف.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)

يتم الفرز عند IF=2mA. تمثل رموز التصنيف L, M, N نطاقات الشدة: 11.0-18.0 mcd، 18.0-28.0 mcd، و 28.0-45.0 mcd على التوالي، مع تفاوت ±15% لكل تصنيف.

3.3 تصنيف الصبغة (اللون)

يتم تعريفه بواسطة إحداثيات اللونية (x, y) على مخطط CIE 1931 عند IF=2mA. تحدد رموز التصنيف S1, S2, S3, S5 مناطق رباعية محددة على مخطط الألوان، مما يضمن أن LEDs داخل نفس التصنيف لها لون أبيض متسق. يتم تطبيق تفاوت ±0.01 على الإحداثيات.

4. تحليل منحنيات الأداء

في حين تمت الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (الشكل 1، الشكل 5)، فإن التحليل التالي يعتمد على البيانات الجدولية المقدمة وسلوك LED القياسي.

4.1 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى I-V)

يتم تحديد جهد الأمام (VF) عند تيار اختبار منخفض 2mA. بالنسبة لـ LED إنغان النموذجي، يُظهر VF علاقة لوغاريتمية مع التيار. التشغيل عند أقصى تيار مستمر 20mA سيؤدي إلى VF أعلى من القيمة النموذجية 2.70V المدرجة عند 2mA. يجب على المصممين الرجوع إلى أو استخلاص منحنى I-V الكامل لحساب المقاوم التسلسلي الصحيح أو جهد القيادة بالتيار الثابت.

4.2 شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام

شدة الإضاءة (Iv) تعتمد بشدة على تيار الأمام. قيم Iv المحددة هي عند 2mA. تزداد الشدة عادةً بشكل فائق الخطية مع التيار قبل أن تشبع محتملة عند التيارات الأعلى بسبب الانخفاض الحراري والكفاءة. يشير تقييم أقصى تيار مستمر 20mA إلى أنه يمكن تشغيل الجهاز بقوة أكبر من حالة الاختبار للحصول على إخراج أعلى، ولكن هذا سيزيد من تبديد الطاقة ودرجة حرارة التقاطع، مما قد يؤثر على العمر الافتراضي واستقرار اللون.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

نطاق درجة حرارة التشغيل هو -20°C إلى +80°C. مثل جميع LEDs، فإن أداء هذا الجهاز حساس لدرجة الحرارة. عادةً، ينخفض جهد الأمام (VF) مع زيادة درجة الحرارة (معامل درجة حرارة سلبي). والأهم من ذلك، ينخفض إخراج الضوء (Iv) عمومًا مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب إخراج ضوء مستقر، فإن الإدارة الحرارية لـ PCB ومراعاة بيئة تشغيل LED أمران أساسيان.

5. معلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

تتضمن ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للأبعاد. ملاحظات رئيسية: جميع الأبعاد بالمليمترات، والتفاوت القياسي هو ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تم تصميم البصمة الفعلية لتكون عبوة قياسية EIA للتطابق.

5.2 تخطيط وسادة التثبيت الموصى بها لـ PCB

تم توفير نمط أرضي مقترح (هندسة الوسادة) لـ PCB لضمان لحام موثوق ومحاذاة صحيحة أثناء عملية إعادة التدفق. الالتزام بهذه التوصية يساعد في تحقيق حشوات لحام جيدة وقوة ميكانيكية.

5.3 تحديد القطبية

يشير رسم ورقة البيانات إلى علامات الكاثود والأنود على الجهاز. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع، حيث أن تطبيق جهد عكسي يمكن أن يتلف LED.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (عملية خالية من الرصاص)

تم اقتراح ملف تعريف إعادة تدفق مفصل. تشمل المعلمات الرئيسية منطقة التسخين المسبق (150-200°C)، وقت التسخين المسبق (120 ثانية كحد أقصى)، درجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260°C، ووقت فوق 260°C محدود بحد أقصى 10 ثوانٍ. يمكن لـ LED تحمل هذا الملف الشخصي مرتين كحد أقصى. من المهم ملاحظة أن الملف الشخصي الأمثل يعتمد على تجميع PCB المحدد؛ يوصى بتوصيف على مستوى اللوحة.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب إجراؤه بدرجة حرارة طرف مكواة اللحام لا تتجاوز 300°C، ويجب أن يقتصر وقت اللحام على 3 ثوانٍ كحد أقصى. يجب القيام بذلك مرة واحدة فقط.

6.3 ظروف التخزين والمعالجة

احتياطات ESD:عتبة ESD للجهاز هي 2000V (HBM). المعالجة باستخدام أساور مضادة للكهرباء الساكنة وعلى معدات مؤرضة بشكل صحيح إلزامية لمنع التلف الناتج عن التفريغ الكهروستاتيكي.

حساسية الرطوبة:يتم تعبئة LEDs في كيس حاجز للرطوبة مع مجفف. بمجرد فتح الكيس الأصلي المغلق، يكون للمكونات عمر افتراضي محدود على الأرض (MSL 3). يوصى بإكمال إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد من التعرض. للتخزين لفترة أطول بعد الفتح، قم بالخبز عند 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام، أو قم بالتخزين في بيئة مغلقة وجافة (على سبيل المثال، مع مجفف أو نيتروجين).

بيئة التخزين:يجب تخزين العبوات غير المفتوحة عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. يجب تخزين العبوات المفتوحة أو المكونات عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية.

6.4 التنظيف

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

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد LEDs على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). الكمية القياسية للبكرة هي 4000 قطعة. الحد الأدنى لكمية التعبئة المتاحة للطلبات المتبقية هو 500 قطعة. تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA 481. يحتوي الشريط على شريط غطاء لإغلاق جيوب المكونات.

7.2 تفسير رقم الجزء

يحتوي رقم الجزء LTW-C19BZDS2-NB على معلومات مشفرة حول عائلة المنتج واللون واختيارات التصنيف المحددة (على الأرجح للشدة واللون). فك التشفير الدقيق هو ملكية خاصة، لكنه يحدد هذا المتغير المحدد بعدسة صفراء/غطاء أسود وشريحة إنغان بيضاء.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

طريقة القيادة الأكثر شيوعًا هي مقاوم تسلسلي بسيط للحد من التيار. يتم حساب قيمة المقاوم (R) كـ R = (Vsupply - VF) / IF، حيث VF هو جهد الأمام عند تيار التشغيل المطلوب (IF). للحصول على تيار مستقر على مدى VF أو جهد الإمداد المتغير، يوصى باستخدام مشغل تيار ثابت (خطي أو تحويل)، خاصة للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا ثابتًا.

8.2 الإدارة الحرارية

مع أقصى تبديد للطاقة يبلغ 70mW، فإن التصميم الحراري مهم للموثوقية. تأكد من أن PCB لديها مساحة نحاسية كافية متصلة بوسائد LED لتعمل كمشتت حراري. تجنب التشغيل بأقصى تيار في درجات حرارة محيطة عالية دون تقييم درجة حرارة التقاطع الناتجة.

8.3 التصميم البصري

توفر زاوية الرؤية 80 درجة حزمة واسعة منتشرة مناسبة لأضواء المؤشر والإضاءة الخلفية حيث تكون هناك حاجة لإضاءة متساوية على منطقة. للحصول على ضوء أكثر تركيزًا، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات).

9. المقارنة التقنية والتمييز

المميزات الرئيسية لهذا LED في فئته هي مزيجه من شريحة إنغان بيضاء (تقدم عادةً كفاءة أعلى وتقديم ألوان أفضل من تقنيات الفوسفور على الأزرق القديمة في بعض الجوانب)، وعبوته المحددة بعدسة صفراء/غطاء أسود لأغراض جمالية أو ترشيح بصري، وهيكل تصنيفه التفصيلي لاتساق اللون والشدة. تصنيف الطاقة 70mW وقدرة التيار 20mA هما معياريان لـ LEDs SMD الصغيرة، مما يضعه لاستخدام المؤشر العام.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمنطق 3.3V؟

ج: نعم. مع VF نموذجي 2.7V عند 2mA، يمكن استخدام مقاوم تسلسلي بسيط مع مصدر طاقة 3.3V. احسب قيمة المقاوم بناءً على تيار التشغيل المطلوب.

س: ما الفرق بين تصنيفات Iv (L, M, N)؟

ج: تمثل مستويات إخراج ضوء مضمونة مختلفة. يوفر التصنيف N أعلى شدة (28-45 mcd)، بينما التصنيف L هو الأدنى (11-18 mcd). اختر بناءً على متطلبات السطوع لتطبيقك.

س: هل ثنائي الحماية العكسية ضروري؟

ج: بينما يمكن لـ LED تحمل تيار عكسي صغير (10 μA كحد أقصى عند 5V)، إلا أنه لم يتم تصميمه للتشغيل العكسي. في الدوائر حيث يكون الجهد العكسي ممكنًا (على سبيل المثال، اقتران AC، أحمال حثية)، يوصى بشدة باستخدام ثنائي حماية خارجي بالتوازي مع LED (الكاثود إلى الأنود).

س: كيف أفسر إحداثيات تصنيف الصبغة؟

ج: تحدد تصنيفات S1, S2, S3, S5 مناطق على مخطط ألوان CIE. سيكون لـ LEDs داخل نفس التصنيف لون أبيض متشابه بصريًا. بالنسبة للتطبيقات التي يكون فيها مطابقة الألوان بين عدة LEDs أمرًا بالغ الأهمية، فإن تحديد تصنيف صبغة ضيق أمر أساسي.

11. مثال عملي لحالة الاستخدام

السيناريو: تصميم مؤشر حالة لراوتر استهلاكي.

يحتاج LED للإشارة إلى \"الطاقة قيد التشغيل\" و \"نشاط الشبكة.\" غالبًا ما يستخدم ضوء أخضر ثابت للطاقة، ولكن يمكن استخدام هذا LED الأبيض خلف موزع ألوان أو لجمالية الضوء الأبيض الحديث.

خطوات التصميم:

1. دائرة القيادة:استخدم خط الطاقة 3.3V للراوتر. استهدف تيار تشغيل 10mA لرؤية جيدة دون استهلاك طاقة مفرط. بافتراض VF بقيمة 2.8V (تقدير متحفظ)، احسب المقاوم التسلسلي: R = (3.3V - 2.8V) / 0.01A = 50 أوم. استخدم مقاوم 51 أوم قياسي.

2. الحراري:تبديد الطاقة: Pd = VF * IF = 2.8V * 0.01A = 28mW، أقل بكثير من الحد الأقصى 70mW.

3. تخطيط PCB:اتبع تخطيط الوسادة الموصى به من ورقة البيانات. أضف كمية صغيرة من صب النحاس حول الوسائد لتبديد الحرارة.

4. اختيار المكونات:اطلب من التصنيف M أو N للحصول على سطوع كافٍ. حدد تصنيف صبغة ثابت (على سبيل المثال، S2) إذا تم استخدام وحدات متعددة عبر نماذج راوتر مختلفة لضمان مطابقة الألوان.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد هذا LED على شريحة أشباه موصلات مصنوعة من إنغان (إنديوم جاليوم نيتريد). عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n لهذه المادة، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تم هندسة التركيب المحدد لطبقات إنغان لبعث الضوء في الطيف الأزرق أو فوق البنفسجي القريب. لإنشاء ضوء أبيض، يتم دمج هذا الانبعاث الأساسي مع طلاء فوسفور داخل العبوة. يمتص الفوسفور بعض الضوء الأزرق ويعيد إصداره بأطوال موجية أطول (أصفر، أحمر)، ممتزجًا مع الضوء الأزرق المتبقي لإنتاج إدراك اللون الأبيض. قد تقوم العدسة الصفراء بتعديل الناتج الطيفي بشكل أكبر أو توفير الانتشار.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تمثل LEDs البيضاء القائمة على إنغان تقدمًا كبيرًا في الإضاءة ذات الحالة الصلبة. تشمل اتجاهات الصناعة الرئيسية ذات الصلة بهذا المكون:

زيادة الكفاءة:يهدف البحث المستمر في علوم المواد إلى تحسين الكفاءة الكمية الداخلية (IQE) للشريحة وكفاءة تحويل الفوسفور، مما يؤدي إلى لومن أعلى لكل واط (lm/W).

جودة اللون:تطوير خلطات الفوسفور المتعددة ومواد الفوسفور الجديدة لتحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI)، مما يجعل الضوء الأبيض يبدو أكثر طبيعية.

التصغير:يستمر السعي نحو الإلكترونيات الاستهلاكية الأرق والأصغر في الدفع نحو LEDs ذات بصمات أصغر وأكثر انخفاضًا، مثل خاصية \"فائق الرقة\" لهذا الجهاز.

الموثوقية والعمر الافتراضي:تحسينات في مواد التعبئة والإدارة الحرارية تطيل العمر التشغيلي لـ LEDs SMD، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات أكثر تطلبًا. تعكس إرشادات التخزين والمعالجة التفصيلية في ورقة البيانات تركيز الصناعة على الحفاظ على الموثوقية عبر سلسلة التوريد.