ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-008TGVFWT - عدسة بيضاء مُشتتة - مصدر أخضر/برتقالي - 20-30 مللي أمبير - 68-84 ملي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تقدم هذه الوثيقة تفاصيل مواصفات صمام ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع جهاز مُركب على السطح (SMD)، يتميز بعدسة بيضاء مُشتتة ومصدرين ضوئيين متميزين داخل عبوة واحدة. تم تصميم الجهاز ليتوافق مع عمليات التجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، وهو مناسب للتطبيقات التي تكون فيها المساحة عاملًا حاسمًا. شكله المدمج وتوافقه مع العمليات الصناعية القياسية يجعله مكونًا متعدد الاستخدامات للإلكترونيات الحديثة.

1.1 الميزات

• متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• مُعبأ على شريط بعرض 12 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات للمناولة الآلية.
• يتوافق مع المعايير القياسية لملامح العبوات الخاصة بـ EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية).
• الإدخال متوافق مع مستويات منطق الدوائر المتكاملة (IC).
• مصمم ليتوافق مع معدات التجميع الآلي (Pick-and-Place).
• يتحمل عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) الشائعة الاستخدام في تقنية التركيب السطحي.
• مُعالج مسبقًا للوصول إلى مستوى الحساسية للرطوبة JEDEC (المجلس المشترك لهندسة الأجهزة الإلكترونية) المستوى 3، مما يشير إلى عمر تخزين يصل إلى 168 ساعة عند درجة حرارة <30°C ورطوبة نسبية 60% بعد فتح الكيس المُحكم.

1.2 التطبيقات

القدرة ثنائية اللون والعدسة المُشتتة تجعلان هذا الـ LED مناسبًا لمجموعة متنوعة من أغراض الإشارة والإضاءة الخلفية. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية:

• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة على أجهزة التوجيه (الراوتر) والمودمات والهواتف المحمولة.
• أتمتة المكاتب:أضواء حالة الطاقة أو الاتصال أو الوظيفة على الطابعات والماسحات الضوئية والشاشات.
• الأجهزة المنزلية:مؤشرات لوحة التحكم لأجهزة الميكروويف والغسالات وأنظمة الصوت.
• المعدات الصناعية:مؤشرات حالة الماكينة أو الأعطال على لوحات التحكم.
• اللافتات والعروض الداخلية:إضاءة منخفضة المستوى أو مؤشرات مُرمزة بالألوان في العروض المعلوماتية.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا لخصائص الجهاز الكهربائية والبصرية والحرارية. فهم هذه المعلمات أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة موثوقة وتحقيق الأداء المطلوب.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود ويجب تجنبها في التصميم.

• تبديد الطاقة (P_D):68 ملي واط للشريحة الخضراء، 84 ملي واط للشريحة البرتقالية. هذه هي أقصى قدرة يمكن لـ LED تبديدها كحرارة عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25°C.
• تيار الأمام الذروي (I_FP):80 مللي أمبير لكلا اللونين. هذا هو الحد الأقصى المسموح به للتيار تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). وهو أعلى بكثير من تصنيف التيار المستمر، وهو مفيد للومضات القصيرة عالية الكثافة.
• تيار الأمام المستمر (I_F):20 مللي أمبير للأخضر، 30 مللي أمبير للبرتقالي. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الموصى به للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -40°C إلى +85°C. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40°C إلى +100°C. يمكن تخزين الجهاز دون تطبيق طاقة ضمن هذا النطاق.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند T_a=25°C تحت ظروف الاختبار المحددة. تُستخدم في حسابات التصميم وتوقعات الأداء.

• التدفق الضوئي (Φ_v):إجمالي الناتج الضوئي المرئي مقاسًا باللومن (lm).
  • الأخضر (I_F=5mA): الحد الأدنى 0.95 lm، الحد الأقصى 2.30 lm.
  • البرتقالي (I_F=20mA): الحد الأدنى 1.25 lm، الحد الأقصى 3.75 lm.
• الشدة الضوئية (I_v):الناتج الضوئي في اتجاه محدد، مقاسًا بالميلي كانديلا (mcd). يتم توفير هذا للرجوع إليه، مقاسًا باستخدام مرشح استجابة العين CIE.
  • الأخضر (I_F=5mA): الحد الأدنى 330 mcd، الحد الأقصى 775 mcd.
  • البرتقالي (I_F=20mA): الحد الأدنى 450 mcd، الحد الأقصى 1350 mcd.
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):حوالي 130 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تكون عندها الشدة الضوئية نصف الشدة المقاسة على المحور (0 درجة). العدسة البيضاء المُشتتة تخلق نمط مشاهدة واسعًا وموحدًا.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):طول الموجة الذي يكون فيه الناتج الطيفي أقوى.
  • الأخضر: 518 نانومتر (نموذجي).
  • البرتقالي: 611 نانومتر (نموذجي).
• الطول الموجي السائد (λ_d):الطول الموجي الفردي الذي يمثل اللون المُدرك بشكل أفضل.
  • الأخضر: يتراوح من 527 نانومتر إلى 537 نانومتر، مُصنف (انظر القسم 3).
  • البرتقالي: 605 نانومتر (نموذجي).
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):عرض النطاق الترددي للطيف المنبعث عند نصف شدته القصوى.
  • الأخضر: 35 نانومتر (نموذجي).
  • البرتقالي: 20 نانومتر (نموذجي). المصدر البرتقالي له ناتج طيفي أضيق وأنقى.
• جهد الأمام (V_F):انخفاض الجهد عبر الـ LED عند التشغيل بالتيار المحدد.
  • الأخضر (I_F=5mA): الحد الأدنى 2.4 فولت، الحد الأقصى 3.4 فولت.
  • البرتقالي (I_F=20mA): الحد الأدنى 1.8 فولت، الحد الأقصى 2.8 فولت.
  • التسامح هو +/- 0.1 فولت لكل ملاحظة.
• تيار العكس (I_R):الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير عند V_R=5V. الجهاز غير مصمم للعمل بتحيز عكسي؛ هذه المعلمة هي فقط للرجوع إليها في اختبار IR.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على معلمات رئيسية. يستخدم هذا الجهاز نظام تصنيف مجمع.

3.1 مجموعات الشدة الضوئية (I_V) Bins

يتم تجميع مصابيح LED بناءً على ناتجها الضوئي عند تيار الاختبار القياسي.

الأخضر (@ 5mA):

G1: 0.95-1.26 lm (330-440 mcd)

G2: 1.26-1.70 lm (440-585 mcd)

G3: 1.70-2.30 lm (585-775 mcd)

البرتقالي (@ 20mA):

O1: 1.25-1.80 lm (450-650 mcd)

O2: 1.80-2.60 lm (650-930 mcd)

O3: 2.60-3.75 lm (930-1350 mcd)

التسامح على كل مجموعة ضوئية هو +/- 11%.

3.2 مجموعات الطول الموجي السائد (WD) للأخضر

يتم تصنيف مصدر الضوء الأخضر فقط حسب الطول الموجي للتحكم في تباين اللون.

AQ: 527 - 532 نانومتر

AR: 532 - 537 نانومتر

التسامح هو +/- 1 نانومتر لكل مجموعة.

3.3 رمز التصنيف المجمع

رمز أبجدي رقمي واحد على بطاقة المنتج يجمع بين مجموعتي الشدة. على سبيل المثال، الرمز "A1" يتوافق مع مجموعة الأخضر G1 ومجموعة البرتقالي O1. يسمح هذا الجدول المتقاطع (A1-A9) بالاختيار الدقيق لمجموعات السطوع للونين داخل العبوة نفسها.

4. المعلومات الميكانيكية والعبوة

4.1 أبعاد الجهاز وتوصيل الأطراف

لعبوة SMD أبعاد مساحة تركيب محددة بالغة الأهمية لتخطيط PCB. جميع الأبعاد بالميليمتر مع تسامح قياسي ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تعيين الأطراف لـ LTST-008TGVFWT هو كما يلي: الأطراف (0,1) و 2 مخصصة للمصدر الأخضر (InGaN). الأطراف 3 و 4 مخصصة للمصدر البرتقالي (AlInGaP). الأطراف 5 و 6 و 7 فارغة (بدون توصيل). يجب على المصممين الرجوع إلى الرسم التفصيلي للأبعاد في ورقة البيانات الأصلية للحصول على تباعد الوسادات الدقيق، وارتفاع المكون، وحجم العدسة لضمان الملاءمة واللحام المناسبين.

4.2 وسادة التثبيت الموصى بها على PCB

يتم توفير نمط وسادة توصيل (Footprint) موصى به لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة أثناء إعادة التدفق. يساعد استخدام هذا النمط في تحقيق حشوات لحام مناسبة، واستقرار ميكانيكي، وتبديد حراري. يأخذ تصميم الوسادة في الاعتبار تطبيق قناع اللحام والمعجون.

4.3 التعبئة بالشريط والبكرة

يتم توريد المكونات في شريط حامل بارز للتجميع الآلي. تشمل مواصفات التعبئة الرئيسية:

- عرض الشريط: 12 مم.

- قطر البكرة: 7 بوصات.

- الكمية لكل بكرة: 4000 قطعة.

- الحد الأدنى لكمية الطلب للبقايا: 500 قطعة.

- التعبئة تتوافق مع مواصفات ANSI/EIA-481.

- يحتوي الشريط على غطاء ختم لحماية المكونات، ويُسمح بحد أقصى جيبين فارغين متتاليين.

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)

الجهاز متوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص. يتم توفير ملف تعريف مقترح لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، متوافق مع J-STD-020B. تشمل المعلمات الرئيسية:

- درجة حرارة التسخين المسبق:150-200°C.

- وقت التسخين المسبق:الحد الأقصى 120 ثانية.

- درجة حرارة الجسم الذروية:الحد الأقصى 260°C.

- الوقت فوق نقطة السيولة:يجب التحكم فيه وفقًا للرسم البياني للملف الشخصي لضمان تكوين وصلة لحام مناسبة دون تلف حراري لـ LED.

5.2 اللحام اليدوي (إذا لزم الأمر)

إذا كانت هناك حاجة لإصلاح يدوي:

- درجة حرارة مكواة اللحام: الحد الأقصى 300°C.

- وقت اللحام لكل وسادة: الحد الأقصى 3 ثوانٍ.

- مهم: يجب أن يقتصر اللحام اليدوي على مرة واحدة فقط لمنع الإجهاد الحراري المفرط.

5.3 التخزين والمعالجة

العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند درجة حرارة ≤30°C ورطوبة نسبية ≤70%. العمر الافتراضي هو سنة واحدة عند التخزين في كيس الحاجز الرطوبي الأصلي مع مجفف.

العبوة المفتوحة:للمكونات المُزالَة من الكيس المُحكم، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30°C و 60% رطوبة نسبية. يُوصى بشدة بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (أسبوع واحد) من التعرض. للتخزين لأكثر من 168 ساعة، يجب إعادة تجفيف المكونات عند حوالي 60°C لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفشار" (Popcorning) أثناء إعادة التدفق.

5.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، استخدم فقط المذيبات المعتمدة. غمر الـ LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة مقبول. لا تستخدم منظفات كيميائية غير محددة لأنها قد تتلف عدسة الإيبوكسي أو العبوة.

6. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

6.1 تحديد التيار

مقاومة خارجية لتحديد التيار إلزامية لقيادة LED. يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F. استخدم دائمًا أقصى قيمة V_Fمن ورقة البيانات لتصميم متحفظ لضمان ألا يتجاوز التيار القيمة المطلوبة I_F. لـ LED الأخضر (V_{F_max}=3.4V @5mA) مع مصدر طاقة 5V: R = (5V - 3.4V) / 0.005A = 320Ω. مقاومة قياسية 330Ω ستكون مناسبة. للتشغيل النبضي عند تيار الذروة (80mA)، تأكد من أن دائرة القيادة يمكنها تقديم النبضة المطلوبة بأمان.

6.2 الإدارة الحرارية

على الرغم من أن مصابيح LED SMD فعالة، إلا أنها لا تزال تولد حرارة. تجاوز درجة حرارة التقاطع القصوى يقلل من الناتج الضوئي وعمر التشغيل. الاعتبارات:

- لا تتجاوز تبديد الطاقة القصوى المطلقة (68/84 ملي واط).

- تأكد من أن تصميم وسادة PCB يوفر تخفيفًا حراريًا كافيًا، خاصة إذا كان التشغيل عند درجات حرارة محيطة عالية أو قرب أقصى تيار.

- تجنب وضع مكونات أخرى مولدة للحرارة في مكان قريب.

6.3 التصميم البصري

توفر العدسة البيضاء المُشتتة نمط انبعاث واسع يشبه لامبرتيان (زاوية مشاهدة 130°). هذا مثالي للتطبيقات التي تتطلب وضوحًا بزاوية واسعة دون بصريات ثانوية. للضوء الموجه، ستكون هناك حاجة إلى عدسات خارجية أو أدلة ضوئية. تساعد العدسة المُشتتة أيضًا في مزج الضوء من شريحتي اللون المنفصلتين للحصول على مظهر أكثر تجانسًا عند إضاءة كلاهما.

7. المقارنة التقنية والتمييز

يقدم هذا الجهاز مزايا محددة في سياقات تطبيقية معينة:

مقارنةً بـ SMD LEDs أحادية اللون:الميزة الأساسية هي دمج لونين متميزين (أخضر وبرتقالي) في عبوة واحدة. هذا يوفر مساحة على PCB، ويقلل عدد الأجزاء، ويبسط التجميع مقارنة باستخدام مصباحي LED منفصلين. يتيح ذلك الإشارة إلى حالة مزدوجة (مثلًا، أخضر لـ "تشغيل/جيد"، برتقالي لـ "استعداد/تحذير") من نقطة واحدة.

مقارنةً بـ RGB LEDs:هذا ليس RGB LED. فهو يقدم لونين محددين ومشبعين فقط (أخضر وبرتقالي) مع كفاءة محتملة أعلى ودائرة قيادة أبسط مكونة من قناتين مقارنة بقيادة RGB ذات 3 قنوات. إنه حل للتطبيقات التي تتطلب تحديدًا هذين اللونين للمؤشر فقط.

المُفرق الرئيسي:مزيجالعدسة البيضاء المُشتتةمعمصادر الشرائح الملونةملحوظ. تلطف العدسة المُشتتة مظهر شرائح الانبعاث المنفصلة، مما يخلق منطقة مضاءة أكثر تجانسًا وجمالية مقارنة بعدسة شفافة قد تظهر صورًا مميزة للشرائح.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: هل يمكنني قيادة مصباحي LED الأخضر والبرتقالي في وقت واحد عند أقصى تيار مستمر لكل منهما؟

ج: توفر ورقة البيانات تصنيفات لكل مصدر لوني. تصنيفات تبديد الطاقة (68 ملي واط للأخضر، 84 ملي واط للبرتقالي) مستقلة. لذلك، يمكنك قيادة كلاهما في وقت واحد عند أقصى تيار I_Fالخاص بكل منهما (20 مللي أمبير للأخضر، 30 مللي أمبير للبرتقالي)، بشرط أن يتمكن العبوة وPCB من تبديد إجمالي الحرارة المتولدة. من الممارسات الجيدة عمومًا تخفيض التصنيف والتشغيل بأقل من الحدود القصوى المطلقة لتعزيز الموثوقية.

س2: لماذا يختلف تيار الاختبار للمصدر الأخضر (5 مللي أمبير) عن البرتقالي (20 مللي أمبير)؟

ج: يعكس هذا نقاط التشغيل النموذجية المختارة لتحقيق مستويات السطوع المستهدفة والكفاءة لكل مادة شبه موصلة (InGaN للأخضر، AlInGaP للبرتقالي). قيم الشدة الضوئية المحددة صالحة فقط عند تيارات الاختبار هذه. استقراء الأداء أو تقديره عند تيارات أخرى يتطلب الرجوع إلى منحنيات الخصائص النموذجية.

س3: ماذا يعني "التصنيف (Binning)" لتصميمي؟

ج: يضمن التصنيف الاتساق. إذا كان تصميمك يتطلب درجة محددة من اللون الأخضر أو سطوعًا أدنى، فيجب عليك تحديد رموز التصنيف المقابلة (مثل AR لطول موجة الأخضر، G3/O3 لأعلى سطوع). للتطبيقات الأقل حساسية، قد يكون تصنيف أوسع أو "أي" تصنيف مقبولاً، مما قد يقلل التكلفة.

س4: هل هناك حاجة إلى صمام ثنائي للحماية من الانعكاس؟

ج: تنص ورقة البيانات على أن الجهاز غير مصمم للعمل العكسي وتحدد تيار عكسي (I_R) فقط للرجوع إليه في الاختبار. في الدوائر التي قد تحدث فيها تقلبات جهد عكسي (مثل الأحمال الحثية، التوصيل أثناء التشغيل)، يُوصى بحماية خارجية مثل صمام ثنائي على التوالي أو صمام ثنائي TVS عبر الـ LED لمنع التلف.

9. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو:تصميم مؤشر حالة لمحول شبكة (Switch). المتطلبات: مؤشر واحد يمكنه عرض ثلاث حالات: إيقاف (لا يوجد اتصال)، أخضر ثابت (اتصال 1 جيجابت/ثانية)، برتقالي وامض (نشاط اتصال 100 ميجابت/ثانية).

التنفيذ باستخدام LTST-008TGVFWT:

1. مساحة التركيب على PCB:استخدم نمط الوسادة الموصى به. وجه المسارات إلى أطراف الأخضر (مثل الأطراف 0,1) والبرتقالي (الأطراف 3,4).

2. دائرة القيادة:استخدم دبوسي GPIO من متحكم دقيق. كل دبوس يقود ترانزستورًا أو قناة قيادة LED مخصصة. احسب مقاومات تحديد تيار منفصلة للأخضر (هدف ~5-10 مللي أمبير) والبرتقالي (هدف ~15-20 مللي أمبير).

3. البرنامج الثابت (Firmware):تحكم في الحالات: GPIO_Green=HIGH للأخضر الثابت؛ GPIO_Orange يتم تبديله باستخدام مؤقت للبرتقالي الوامض.

4. المزايا:يوفر مساحة مقارنة بمصباحي LED منفصلين. العدسة المُشتتة تخلق نقطة مؤشر نظيفة وموحدة. اللونان الأخضر والبرتقالي المتميزان يسهل تمييزهما.

10. مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة شبه موصلة تشع الضوء من خلال الإضاءة الكهربائية (Electroluminescence). عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة فجوة النطاق الطاقي للمادة شبه الموصلة المستخدمة.

- يُنتجالضوء الأخضربواسطة شبه موصل إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN). تتوافق فجوة نطاقه مع الفوتونات في منطقة الطول الموجي الأخضر (~518-537 نانومتر).

- يُنتجالضوء البرتقاليبواسطة شبه موصل ألومنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد (AlInGaP)، الذي له فجوة نطاق أصغر مناسبة لأطوال موجات البرتقالي/الأحمر (~605-611 نانومتر).

تُصنعالعدسة البيضاء المُشتتةمن مادة إيبوكسي أو سيليكون مُشبعة بجسيمات تشتيت. لا تغير اللون ولكنها تشتت الضوء مكانيًا من الشرائح شبه الموصلة الصغيرة اللامعة، مما يخلق نمط انبعاث أوسع وأكثر تجانسًا وأقل توهجًا.

11. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر مجال SMD LEDs في التطور. تشمل الاتجاهات العامة الملاحظة في الصناعة، والتي توفر سياقًا لأجهزة مثل هذا الجهاز:

زيادة الكفاءة:تؤدي التحسينات المستمرة في علم المواد وتصميم الشرائح إلى زيادة اللومن لكل واط (lm/W)، مما يسمح بناتج ضوئي أكثر سطوعًا عند تيارات أقل أو تقليل استهلاك الطاقة.

التصغير:يدفع السعي نحو منتجات نهائية أصغر عبوات LED إلى مساحات تركيب أصغر فأصغر (مثلًا، من 0603 إلى 0402 إلى 0201 بالمقاييس المترية)، مع الحفاظ على الأداء البصري أو تحسينه.

تحسين مزج الألوان والتحكم:أصبحت العبوات متعددة الشرائح (مثل LED ثنائي اللون هذا) أكثر تطورًا، مع تصنيف أضيق لاتساق اللون وقيادات متكاملة لمزج ألوان أفضل في تطبيقات RGB أو الضوء الأبيض القابل للضبط.

تحسين الموثوقية والأداء الحراري:تعزز التطورات في مواد التغليف، مثل السيليكونات عالية الحرارة والركائز السيراميكية، القدرة على تحمل درجات حرارة إعادة تدفق أعلى وتحسين صيانة اللومن على المدى الطويل، خاصة للتطبيقات عالية الطاقة.

التكامل الذكي:الاتجاه المتزايد هو دمج دوائر التحكم (مثل قيادات التيار الثابت أو المنطق البسيط) داخل عبوة LED نفسها، مما يبسط تصميم النظام للمستخدم النهائي.