ورقة بيانات LED SMD طراز LTW-C181DS5-GE2 - سماكة فائقة 0.55 مم - أبيض إن-جا-ن - 20 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لصمام ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع جهاز مثبت على السطح (SMD). ينتمي هذا المكون إلى عائلة مصابيح LED مصغرة مصممة خصيصًا لعمليات تجميع اللوحات المطبوعة (PCB) الآلية وللتطبيقات التي يكون فيها المساحة قيدًا حرجًا. يستخدم LED مادة شبه موصلة من إن-جا-ن (نيترايد الإنديوم والغاليوم) لإنتاج ضوء أبيض، مما يوفر سطوعًا عاليًا في عامل شكل مضغوط.

الفلسفة التصميمية الأساسية وراء هذا المنتج هي تقديم حل إضاءة موثوق وعالي الأداء يتكامل بسلاسة في سير عمل التصنيع الإلكتروني الحديث. تجعل توافقه مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) ومعدات التقاط والوضع الآلية منه مناسبًا لبيئات الإنتاج الضخم. ارتفاع العبوة الفائق الرقة هو ميزة رئيسية، مما يمكن من استخدامه في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية المتزايدة النحافة.

1.1 الميزات

• مطابق لتوجيهية تقييد المواد الخطرة (RoHS).
• ارتفاع منخفض للغاية بارتفاع عبوة يبلغ 0.55 ملليمتر فقط.
• يستخدم شريحة ضوء أبيض إن-جا-ن فائقة السطوع.
• يتم توريده في تغليف قياسي في الصناعة: شريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات.
• يتوافق مع الخطوط العريضة للعبوة القياسية لتحالف الصناعات الإلكترونية (EIA).
• متوافق كهربائيًا مع مستويات منطق الدوائر المتكاملة (IC).
• مصمم لتكون متوافقًا مع أنظمة وضع المكونات الآلية.
• يتحمل ملفات تعريف لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية.

1.2 التطبيقات

تم هندسة هذا LED لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية. تشمل مجالات تطبيقه الرئيسية:

• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة على أجهزة التوجيه (الراوتر) والمودمات والهواتف المحمولة.
• أتمتة المكاتب:الإضاءة الخلفية لوحات المفاتيح ولوحات التحكم في الطابعات والماسحات الضوئية وآلات النسخ.
• الإلكترونيات الاستهلاكية والأجهزة المنزلية:مؤشرات الطاقة أو الوضع أو الوظيفة في أجهزة مثل مكبرات الصوت الذكية والتلفزيونات والأجهزة المنزلية.
• المعدات الصناعية:مؤشرات حالة الآلة أو العطل أو وضع التشغيل في أنظمة التحكم.
• اللافتات الداخلية والعروض الدقيقة:إضاءة الرموز أو الأيقونات أو العروض المعلوماتية الصغيرة.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود. يتم تحديد جميع القيم عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة (Pd):76 ملي واط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن للعبوة LED تبديدها كحرارة دون تجاوز حدودها الحرارية.
• تيار أمامي ذروي (I_F(PEAK)):100 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى المسموح به للتيار في ظروف النبض، محددًا عند دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. وهو أعلى بكثير من تصنيف التيار المستمر.
• تيار أمامي مستمر (I_F):20 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار الأمامي المستمر للتشغيل الموثوق طويل الأمد.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -20 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي صُمم LED للعمل ضمنه بشكل صحيح.
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة للتخزين غير التشغيلي.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ. الحد الأقصى لملف التعريف الحراري الذي يمكن للعبوة تحمله أثناء لحام إعادة التدفق.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C, I_F=5mA ما لم يُذكر خلاف ذلك).

• الشدة الضوئية (I_V):تتراوح من 112.0 ملي كانديلا إلى 224.0 ملي كانديلا. تم القياس باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة منحنى استجابة العين الضوئي CIE. القيمة الفعلية يتم فرزها (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تكون عندها الشدة الضوئية نصف الشدة المقاسة عند 0 درجة (على المحور). توفر زاوية رؤية واسعة كهذه إضاءة منتشرة واسعة مناسبة للإضاءة الخلفية ومؤشرات الحالة.
• إحداثيات اللونية (x, y):القيم النموذجية هي x=0.304, y=0.3005 على مخطط اللونية CIE 1931. تحدد هذه الإحداثيات نقطة اللون المدركة للضوء الأبيض. تنطبق التسامح والفرز (انظر القسم 3).
• الجهد الأمامي (V_F):يتراوح من 2.70 فولت إلى 3.15 فولت عند 5 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند مرور التيار. يتم فرزها إلى نطاقات محددة (انظر القسم 3).
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 2 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت. هذه المعلمة هي في المقام الأول لأغراض اختبار IR؛ لا يُقصد تشغيل الجهاز في انحياز عكسي.

3. شرح نظام تصنيف الفئات (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED (تصنيفها في فئات) بناءً على معلمات رئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار أجزاء تلائم نطاقات أداء محددة لتطبيقهم.

3.1 فئة الجهد الأمامي (V_F) Rank

التصنيف عند I_F= 5mA. لكل فئة تسامح ±0.1V.

• كود الفئة A: V_F= 2.70V إلى 2.85V
• كود الفئة B: V_F= 2.85V إلى 3.00V
• كود الفئة C: V_F= 3.00V إلى 3.15V

3.2 فئة الشدة الضوئية (I_V) Rank

التصنيف عند I_F= 5mA. لكل فئة تسامح ±15%.

• كود الفئة R1: I_V= 112.0 mcd إلى 146.0 mcd
• كود الفئة R2: I_V= 146.0 mcd إلى 180.0 mcd
• كود الفئة S1: I_V= 180.0 mcd إلى 224.0 mcd

3.3 فئة اللون (اللونية)

محددة بحدود على مخطط اللونية CIE 1931 (x, y) عند I_F= 5mA. لكل فئة تسامح ±0.01 في كل من إحداثيات x و y. تسرد ورقة البيانات حدودًا رباعية محددة لفئات مثل S1-2, S2-2, S3-1, و S4-1. يضمن هذا التصنيف اتساق اللون عبر مصابيح LED متعددة في تجميع واحد.

4. المعلومات الميكانيكية وخصائص العبوة

4.1 أبعاد العبوة

يتميز LED بتصميم عبوة فائق الرقة. البعد الرئيسي هو الارتفاع، وهو 0.55 مم. يتم توفير جميع أبعاد العبوة الأخرى في الرسم الميكانيكي التفصيلي داخل الوثيقة المصدر، مع تسامح قياسي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. لون العدسة أصفر، بينما مصدر الضوء نفسه هو شريحة إن-جا-ن بيضاء.

4.2 تخطيط مسند التثبيت الموصى به للوحة PCB

يتم توفير نمط أرضية (بصمة) مقترح للوحة الدوائر المطبوعة لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي. الالتزام بهذا التخطيط الموصى به يساعد في تحقيق حبات لحام موثوقة ويمنع الانقلاب أو سوء المحاذاة أثناء إعادة التدفق.

4.3 تحديد القطبية

القطبية الصحيحة حاسمة لتشغيل LED. تتضمن ورقة البيانات مخططًا يحدد أطراف الأنود والكاثود على العبوة. عادةً ما يُشار إلى ذلك بعلامة على جسم المكون أو عدم تناسق في بصمة العبوة.

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 معلمات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، يُوصى بملف تعريف حراري محدد. المعلمة الحرجة هي ذروة درجة حرارة الجسم عند 260 درجة مئوية، والتي لا ينبغي تجاوزها لأكثر من 10 ثوانٍ. يتضمن ملف التعريف مرحلة تسخين مسبق. تم التأكيد على أن ملف التعريف الأمثل يعتمد على تصميم PCB المحدد والمكونات ولحام العجينة المستخدم، ويجب توصيفه لكل تطبيق.

5.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب تنفيذه بحذر شديد. التوصية هي استخدام طرف مكواة لحام بحد أقصى لدرجة الحرارة 300 درجة مئوية، مع تحديد وقت اللحام بـ 3 ثوانٍ لكل مسند. يجب القيام بذلك مرة واحدة فقط لمنع التلف الحراري لشريحة LED والعبوة.

5.3 التنظيف

إذا تطلب الأمر التنظيف بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. تشمل الطرق المقبولة غمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة العادية لأقل من دقيقة واحدة. يمكن أن يؤدي استخدام مواد كيميائية غير محددة إلى إتلاف مادة عبوة LED.

6. التغليف والتعامل

6.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات في شريط ناقل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). الكميات القياسية للبكرة هي 5000 قطعة لكل بكرة. يتوافق التغليف مع مواصفات ANSI/EIA-481. تشمل ملاحظات التعامل الرئيسية: يُسمح بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين، والحد الأدنى للكمية القابلة للطلب للبقايا هو 500 قطعة.

6.2 ظروف التخزين

العبوة المغلقة:يجب تخزين مصابيح LED في كيسها الأصلي المغلق المضاد للرطوبة (مع مجفف) عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية (RH). العمر الافتراضي الموصى به تحت هذه الظروف هو سنة واحدة.
العبوة المفتوحة:بمجرد فتح كيس الحاجز للرطوبة، تتعرض المكونات للرطوبة المحيطة. يجب تخزينها عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. بالنسبة للمكونات التي تلبي مستوى الحساسية للرطوبة (MSL) 2a، يُوصى بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 672 ساعة (28 يومًا) من التعرض. يجب خبز المكونات المعرضة لفترات أطول عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع تلف \"انفجار الفشار\" أثناء إعادة التدفق.

6.3 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

حساس LED للتفريغ الكهروستاتيكي وارتفاعات الجهد. يجب استخدام تدابير التحكم المناسبة في ESD أثناء التعامل والتجميع. وهذا يشمل استخدام أسوار معصم مؤرضة وقفازات مضادة للكهرباء الساكنة، والتأكد من أن جميع المعدات وأسطح العمل مؤرضة بشكل صحيح.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 تحديد التيار

مقاومة خارجية لتحديد التيار إلزامية عند تشغيل LED من مصدر جهد. يمكن حساب قيمة المقاومة (R_limit) باستخدام قانون أوم: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. استخدام أقصى V_Fمن ورقة البيانات (مثل 3.15V) في الحساب يضمن ألا يتجاوز التيار الحد حتى مع جزء من فئة جهد أعلى. للتشغيل الموثوق، يُنصح بتشغيل LED عند أو أقل من تيار الاختبار النموذجي 5 مللي أمبير ما لم يكن السطوع العالي مطلوبًا على وجه التحديد.

7.2 الإدارة الحرارية

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، إلا أن التصميم الحراري السليم يطيل عمر LED ويحافظ على خرج الضوء. تأكد من أن تصميم مسند PCB يوفر تخفيفًا حراريًا كافيًا وفقًا للتخطيط الموصى به. في تطبيقات درجة الحرارة المحيطة العالية، قد يكون من الضروري تخفيض تصنيف التيار الأمامي للبقاء ضمن حدود درجة حرارة التقاطع.

7.3 التصميم البصري

تنتج زاوية الرؤية 130 درجة نمط انبعاث واسع يشبه لامبرتيان. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب حزمة ضوئية أكثر تركيزًا، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات أو أدلة ضوئية). تعمل العدسة الصفراء كفوسفور لتحويل اللون للشريحة الزرقاء إن-جا-ن لإنشاء ضوء أبيض، وخصائصها جزء لا يتجزأ من اللونية النهائية.

8. المقارنة التقنية والتمييز

الميزة التمييزية الأساسية لهذا LED هيارتفاعه الفائق الرقة البالغ 0.55 مم. هذا يجعله خيارًا مقنعًا للأجهزة الحديثة فائقة النحافة مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والإلكترونيات القابلة للارتداء حيث يكون الارتفاع الرأسي مقيدًا بشدة. مقارنة بعبوات LED القياسية التي قد تكون 0.6 مم أو أكثر، يقدم هذا المكون تقليلًا مباشرًا في سمك التجميع. علاوة على ذلك، فإن جمعه بين السطوع العالي (حتى 224 ملي كانديلا عند 5 مللي أمبير) وزاوية الرؤية الواسعة في مثل هذه العبوة الرقيقة هو إنجاز هندسي كبير، يوازن بين الأداء البصري والحد الأدنى الميكانيكي.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟
ج: نعم، 20 مللي أمبير هو الحد الأقصى المصنف للتيار الأمامي المستمر. لأطول عمر وأداء مستقر، يُوصى بالتشغيل عند تيار أقل مثل 5-10 مللي أمبير.

س: ما الفرق بين فئات الشدة R1 و R2 و S1؟
ج: تمثل هذه الفئات نطاقات مختلفة من خرج الضوء. S1 هي الفئة الأكثر سطوعًا (180-224 ملي كانديلا)، R2 هي النطاق المتوسط (146-180 ملي كانديلا)، و R1 هي الفئة القياسية (112-146 ملي كانديلا). اختيار فئة أعلى يضمن خرج ضوء أكبر لتيار معين.

س: ما مدى أهمية فترة التعرض البالغة 672 ساعة بعد فتح الكيس؟
ج: إنها مهمة جدًا للموثوقية. يمكن أن يؤدي تجاوز وقت التعرض هذا دون دورة خبز قبل إعادة التدفق إلى انفصال الطبقات الداخلية للعبوة أو تشققها بسبب التبخر السريع للرطوبة الممتصة أثناء اللحام (تأثير \"الفشار\").

س: لماذا يكون تصنيف التيار العكسي لأغراض الاختبار فقط؟
ج: LED هو صمام ثنائي ولم يُصمم للعمل في انحياز عكسي في الدائرة. تصنيف الجهد العكسي 5 فولت هو شرط اختبار للتحقق من تيار التسرب، وليس إرشادًا تشغيليًا. تأكد دائمًا من القطبية الصحيحة في الدائرة.

10. مبادئ التشغيل

يعمل هذا LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في تقاطع p-n شبه الموصل. المنطقة النشطة مكونة من إن-جا-ن. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد تشغيل الصمام الثنائي (V_F)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. في LED الأبيض، ينتج عن هذا الاتحاد في طبقة إن-جا-ن ضوء أزرق عادةً. يمتص طلاء الفوسفور (المحتوى داخل العدسة الصفراء) جزءًا من هذا الضوء الأزرق ويعيد إصداره كضوء أصفر. يدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المحول كضوء أبيض. تحدد النسب المحددة وتكوين الفوسفور إحداثيات اللونية الدقيقة (x, y) على مخطط CIE.

11. اتجاهات الصناعة

يعكس تطوير هذا المكون عدة اتجاهات رئيسية في الإلكترونيات الضوئية:التصغيريستمر كعامل محرك مهيمن، مما يدفع ارتفاعات العبوة إلى أقل من 0.5 مم.زيادة الكفاءةدائمة، حيث توفر تصاميم الشرائح والفوسفور الأحدث لومن أعلى لكل واط (lm/W).اتساق اللون والتصنيفأصبح أكثر تطورًا، مع فئات أضيق (مثل الأشكال الرباعية للون المحددة) تمكن من مطابقة لونية أفضل في مصفوفات LED المتعددة للعروض والإضاءة. أخيرًا،توافق التصنيعيبقى أساسيًا، حيث يتم تحسين المكونات لخطوط SMT عالية السرعة مؤتمتة بالكامل وقوية بما يكفي لملفات تعريف إعادة التدفق الخالية من الرصاص، كما يتضح من إرشادات اللحام التفصيلية المقدمة.