ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-T680QEWT - عدسة بيضاء منتشرة، مصدر أحمر من AlInGaP - 50mA، 2.4V، 120mW - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED من نوع الجهاز ذو التركيب السطحي (SMD) المصمم للتجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB). يتميز المكون بحجمه المصغر، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات المساحات المحدودة عبر طيف واسع من المعدات الإلكترونية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا المصباح امتثاله لتوجيهات RoHS، والتعبئة والتغليف المصممة لعمليات التجميع الآلي (شريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات)، والتوافق مع تقنيات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية. تصميمه متوافق مع الدوائر المتكاملة (I.C.)، مما يسهل دمجه في الدوائر الرقمية الحديثة. تم تهيئة الجهاز وفقًا لمعايير JEDEC المستوى 3، مما يعزز موثوقيته للتطبيقات المتطلبة.

تشمل التطبيقات المستهدفة الاتصالات، وأتمتة المكاتب، والأجهزة المنزلية، والمعدات الصناعية. تم تصميمه خصيصًا للاستخدام كمؤشر حالة، ولأغراض إضاءة الإشارات والرموز، ولإضاءة خلفية اللوحة الأمامية.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يتم تحديد جميع التقييمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. تجاوز هذه الحدود قد يتسبب في تلف دائم.

• تبديد الطاقة:120 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للجهاز تبديدها كحرارة دون تدهور.
• تيار الأمامي الذروي:100 ملي أمبير. يُسمح بهذا فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية) لإدارة الحمل الحراري.
• تيار الأمامي المستمر:50 ملي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر موصى به للتشغيل الموثوق.
• الجهد العكسي:5 فولت. تطبيق جهد عكسي يتجاوز هذا الحد قد يتسبب في انهيار الوصلة.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن هذا النطاق لدرجة الحرارة المحيطة.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يمكن تخزين الجهاز دون تدهور ضمن هذه الحدود.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه الخصائص عند Ta=25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) قدره 20mA، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (IV):يتراوح من حد أدنى 560 mcd إلى حد أقصى 1400 mcd، مع قيم نموذجية تقع ضمن هذا النطاق. يستخدم القياس مستشعرًا ومرشحًا يقتربان من منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):120 درجة (نموذجي). هذه الزاوية الواسعة للرؤية هي سمة مميزة للعدسة المنتشرة، مما يوفر توزيعًا واسعًا وموحدًا للضوء.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λP):633 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 618 نانومتر إلى 630 نانومتر، بقيمة نموذجية 624 نانومتر. تحدد هذه المعلمة اللون المُدرك للمصباح (أحمر).
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر (نموذجي). هذا يشير إلى نقاء الطيف للضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي (VF):يتراوح من 1.8 فولت إلى 2.4 فولت عند IF=20mA، مع تسامح ±0.1V. هذه معلمة حاسمة لتصميم دائرة القيادة.
• التيار العكسي (IR):بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) قدره 5V.

3. شرح نظام التصنيف

يتم فرز شدة إضاءة مصابيح LED إلى مجموعات محددة لضمان الاتساق في التطبيقات. يتم تعريف التصنيف على النحو التالي، مقاسًا عند 20mA:

• رمز المجموعة U2:560 mcd (الحد الأدنى) إلى 710 mcd (الحد الأقصى)
• رمز المجموعة V1:710 mcd إلى 900 mcd
• رمز المجموعة V2:900 mcd إلى 1120 mcd
• رمز المجموعة W1:1120 mcd إلى 1400 mcd

يُطبق تسامح ±11% على كل مجموعة شدة. يسمح هذا التصنيف للمصممين باختيار مصابيح LED بمستوى السطوع المطلوب لتطبيقهم المحدد، مما يضمن الاتساق البصري في المنتجات التي تستخدم عدة مصابيح LED.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات أداء نموذجية وهي ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة. بينما لا يتم إعادة إنتاج بيانات رسومية محددة في النص، فإن المنحنيات المدرجة عادةً في مثل هذه الوثائق تحلل:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد خرج الضوء مع زيادة التيار، حتى الحدود القصوى المقدرة.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:يوضح خاصية I-V للدايود، وهي حاسمة لإدارة الحرارة وتصميم السائق.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح تخفيض تصنيف خرج الضوء مع زيادة درجة حرارة الوصلة، وهو أمر حيوي للتطبيقات ذات درجة الحرارة العالية أو التيار العالي.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر أطوال الموجات الذروية والسائدة وعرض الطيف.

تسمح هذه المنحنيات للمهندسين بالتنبؤ بالأداء في ظروف التشغيل الواقعية التي تتجاوز نقطة الاختبار القياسية البالغة 25 درجة مئوية و20mA.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة وتحديد القطبية

يتوافق الجهاز مع عبوة SMD قياسية تابعة لـ EIA. تشمل ملاحظات الأبعاد الرئيسية: جميع الأبعاد بالمليمترات، والتسامح العام هو ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتميز المنتج بعدسة بيضاء منتشرة مع مصدر ضوء أحمر من AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم). يتم تحديد الكاثود عادةً بواسطة علامة على العبوة أو شكل محدد للوسادة في مخطط البصمة. يتم توفير تخطيط وسادة التثبيت الموصى بها على PCB للحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو الطور البخاري لضمان تكوين وصلة لحام صحيحة واستقرار ميكانيكي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق الموصى به

لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، يُوصى بملف تعريف متوافق مع J-STD-020B. تشمل المعلمات الرئيسية:

• درجة حرارة التسخين المسبق:150–200 درجة مئوية.
• وقت التسخين المسبق:بحد أقصى 120 ثانية.
• درجة حرارة الذروة:بحد أقصى 260 درجة مئوية.
• الوقت فوق نقطة السيولة:بحد أقصى 10 ثوانٍ (يُسمح بحد أقصى دورتي إعادة تدفق).

للحام اليدوي بمكواة، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الطرف 300 درجة مئوية، مع وقت لحام بحد أقصى 3 ثوانٍ لعملية واحدة فقط. من الأهمية بمكان اتباع مواصفات مصنع معجون اللحام وإجراء توصيف خاص باللوحة، حيث تتطلب التصميمات المختلفة ملفات تعريف مخصصة.

6.2 ظروف التخزين

التخزين السليم ضروري لمنع امتصاص الرطوبة، والذي قد يسبب \"انفجار\" أو تشقق أثناء إعادة التدفق.

• العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و≤70% رطوبة نسبية. الاستخدام خلال سنة واحدة من التعبئة مع مجفف.
• العبوة المفتوحة:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و≤60% رطوبة نسبية. يجب إعادة تدفق المكونات خلال 168 ساعة (7 أيام) من التعرض.
• التخزين الممتد (مفتوح):قم بالتخزين في حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين.
• إعادة التجفيف:إذا تم التعرض لأكثر من 168 ساعة، قم بالتجفيف عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، استخدم المذيبات القائمة على الكحول مثل الإيثانول أو الأيزوبروبانول. اغمر LED في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. لا تستخدم سوائل كيميائية غير محددة.

7. معلومات التغليف والطلب

يتم توريد الجهاز في تغليف قياسي للصناعة للتجميع الآلي:

• الشريط:شريط حامل بعرض 8 مم.
• البكرة:بكرة قطرها 7 بوصات (178 مم).
• الكمية:2000 قطعة لكل بكرة.
• إغلاق الجيوب:يتم إغلاق الجيوب الفارغة للمكونات بشريط غطاء علوي.
• المكونات المفقودة:يُسمح بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين (مصابيح) وفقًا لمواصفات التغليف (ANSI/EIA 481).

8. توصيات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية واعتبارات التصميم

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند تشغيل عدة مصابيح LED على التوازي، يُوصى بشدة باستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED. لا يُوصى بتشغيل عدة مصابيح LED على التوازي من مصدر تيار واحد بدون مقاومات فردية، حيث أن الاختلافات الطفيفة في خاصية الجهد الأمامي (VF) لكل LED ستتسبب في اختلافات كبيرة في تقاسم التيار، وبالتالي السطوع. تقاوم المقاومة المتسلسلة التيار لكل جهاز بشكل مستقل.

8.2 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

مثل معظم الأجهزة شبه الموصلة، فإن هذا المصباح حساس للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب اتباع إجراءات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع والتعامل لمنع تلف كامن أو كارثي. وهذا يشمل استخدام محطات عمل مؤرضة، وأسوار معصم، وحاويات موصلة.

9. تحذيرات والاستخدام المقصود

تم تصميم هذا المصباح LED ويهدف للاستخدام في المعدات الإلكترونية العادية مثل معدات المكاتب، وأجهزة الاتصالات، والأجهزة المنزلية. لم يتم تصميمه أو تأهيله خصيصًا للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية، خاصةً حيث يمكن أن يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (مثل الطيران، التحكم في النقل، أنظمة الدعم الطبي/الحياة، أجهزة السلامة الحرجة). لمثل هذه التطبيقات، يلزم التشاور مع الشركة المصنعة قبل التصميم.

10. المقارنة التقنية والتمييز

تكمن المميزات الرئيسية لهذا المكون في مزيجه المحدد من عدسة بيضاء منتشرة مع شريحة حمراء من AlInGaP. توفر العدسة المنتشرة زاوية رؤية واسعة وموحدة مثالية لتطبيقات المؤشرات حيث تكون الرؤية من زوايا متعددة مهمة. يُعرف نظام مادة AlInGaP بكفاءته العالية واستقراره في طيف الألوان الأحمر/البرتقالي/الكهرماني مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP. تم تصميم العبوة لتكون متوافقة مع خطوط التجميع الآلي عالية الإنتاجية لـ SMT، بما في ذلك عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الصارمة، وهو عامل حاسم لتصنيع الإلكترونيات الحديث.

11. الأسئلة الشائعة بناءً على المعلمات التقنية

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED عند 50mA بشكل مستمر؟

ج: نعم، 50mA هو أقصى تيار أمامي مستمر مقنن. تأكد من وجود إدارة حرارية مناسبة (مثل مساحة نحاسية كافية في PCB لتبديد الحرارة)، خاصة في درجات الحرارة المحيطة الأعلى، حيث سيكون تبديد الطاقة في أقصى حد (VF * IF).

س: لماذا يوجد نظام تصنيف لشدة الإضاءة؟

ج: تسبب الاختلافات التصنيعية اختلافات طفيفة في خرج الضوء. يقوم التصنيف بفرز مصابيح LED إلى مجموعات ذات أداء متشابه، مما يسمح للمصممين بتوريد أجزاء بسطوع متسق لمنتجهم، وتجنب اختلافات ملحوظة بين الوحدات.

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

ج: طول موجة الذروة (λP) هو المكان الذي تكون فيه القدرة الطيفية أعلى. الطول الموجي السائد (λd) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون المُدرك للمصباح. λd أكثر صلة بتحديد اللون في التطبيقات.

س: ما مدى أهمية مدة الصلاحية البالغة 168 ساعة بعد فتح كيس حاجز الرطوبة؟

ج: إنه مهم جدًا. يتجاوز هذا الوقت دون إعادة تجفيف يخاطر بتلف العبوة الناجم عن الرطوبة أثناء عملية اللحام بإعادة التدفق عالية الحرارة، مما قد يؤدي إلى انفصال داخلي أو تشققات.

12. حالة تصميم واستخدام عملية

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة لموجه شبكة.تتطلب اللوحة عدة مصابيح LED حمراء للطاقة والنشاط مرئية من زوايا مختلفة. يختار المصمم طراز LTST-T680QEWT لزاوية رؤيته الواسعة البالغة 120 درجة وعدسته البيضاء المنتشرة، والتي توفر مظهرًا ناعمًا ومضاءً بشكل متساوٍ. باستخدام جهد الأمامي النموذجي البالغ ~2.1V عند 20mA من ورقة البيانات، وإمداد نظام 5V، يتم حساب قيمة المقاومة المتسلسلة: R = (Vsupply - VF) / IF = (5V - 2.1V) / 0.02A = 145 أوم. يتم اختيار مقاومة قياسية 150 أوم. يحصل كل LED على اللوحة على مقاومته الخاصة 150 أوم متصلة بدبوس GPIO على المتحكم الدقيق، مما يضمن سطوعًا موحدًا بغض النظر عن الاختلافات الطفيفة في VF بين مصابيح LED الفردية. يحدد المصمم رمز المجموعة V1 (710-900 mcd) لضمان سطوع كافٍ ومتسق.

13. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا المصباح LED هو جهاز فوتوني شبه موصل. جوهره هو شريحة مصنوعة من مواد AlInGaP تشكل وصلة p-n. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الوصلة، يتم حقن الإلكترونات والثقوب عبر الوصلة. عندما تتحد هذه حاملات الشحنة مرة أخرى، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لطبقات AlInGaP فجوة النطاق الطاقي، والتي تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأحمر. يمر الضوء الناتج عبر عدسة إيبوكسي مغلفة. يتم تحقيق خاصية \"الانتشار الأبيض\" للعدسة عن طريق إضافة جزيئات تشتيت إلى الإيبوكسي، مما يعيد توجيه أشعة الضوء الخارجة من الشريحة بشكل عشوائي، مما ينتج عنه نمط حزمة واسع وغير اتجاهي بدلاً من بقعة ضيقة.

14. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر الاتجاه العام في تكنولوجيا LED SMD نحو كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من خرج الضوء لكل واط كهربائي)، وتحسين اتساق اللون واستقراره، وأحجام عبوات أصغر تتيح تصميمات بكثافة أعلى. هناك أيضًا تركيز على تعزيز الموثوقية تحت إجهاد درجة حرارة وتيار أعلى لتلبية متطلبات التطبيقات السياراتية والصناعية. أصبح الانتقال إلى مواد خالية من الرصاص والهالوجين المتوافقة مع اللوائح البيئية العالمية معيارًا الآن. علاوة على ذلك، فإن التكامل مع السائقين الذكيين ودوائر التحكم داخل الوحدات النمطية هو مجال تطوير مستمر، يتجاوز المكونات المنفصلة البسيطة.