ورقة بيانات LED SMD طراز LTW-482DS5 - شريحة إنيديوم جاليوم نيتريد بيضاء، عدسة صفراء - المواصفات الكهربائية والبصرية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTW-482DS5 مصباح LED من نوع الأجهزة السطحية التركيب (SMD) مُصممًا للتجميع الآلي على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB). وهو جزء من عائلة مكونات هندست لتطبيقات يكون فيها المساحة قيدًا حرجًا. يجمع الجهاز بين شريحة أشباه موصلات بيضاء فائقة السطوع من نوع إنيديوم جاليوم نيتريد (InGaN) وعدسة ذات لون أصفر، مما ينتج عنه لون إخراج محدد. تم بناء هذا الـ LED ليكون متوافقًا مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية الشائعة الاستخدام في التصنيع الإلكتروني بالحجم الكبير.

تكمن الميزة الأساسية لهذا المكون في شكله المصغر وملاءمته لمعدات الاختيار والوضع الآلية، مما يبسط عملية الإنتاج. ويُصنف كعبوة قياسية وفقًا لـ EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية)، مما يضمن توافقًا واسعًا مع خطوط التجميع الصناعية. كما تم تحديد الجهاز على أنه متوافق مع الدوائر المتكاملة (I.C.)، مما يشير إلى إمكانية تشغيله مباشرة بواسطة جهود منطقية نموذجية من المتحكمات الدقيقة أو الدوائر الرقمية الأخرى دون الحاجة إلى مراحل سائق وسيطة معقدة في كثير من الحالات.

يشمل السوق المستهدف لهذا الـ LED مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية. تشمل التطبيقات الأساسية الإشارة إلى الحالة، والإضاءة الخلفية للأزرار ولوحات المفاتيح، والتكامل في الشاشات الدقيقة. كما يوجد في معدات الاتصالات، وأجهزة أتمتة المكاتب، والأجهزة المنزلية المتنوعة، وإضاءة اللافتات أو الرموز الداخلية حيث يكون مصدر ضوء مضغوط وموثوق مطلوبًا.

2. تعمق في المواصفات الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم لـ LED. يتم تحديد هذه القيم عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر (IF) هو 20 مللي أمبير. يُسمح بتيار أمامي ذروة أعلى يبلغ 100 مللي أمبير، ولكن فقط في ظل ظروف النبض بدورة عمل صارمة 1/10 وعرض نبضة لا يتجاوز 0.1 مللي ثانية. الحد الأقصى لتبديد الطاقة هو 72 ميلي واط (mW). تم تصنيف الجهاز للعمل ضمن نطاق درجة حرارة من -20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية ويمكن تخزينه في بيئات من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تصنيف حرج للتجميع هو حالة اللحام بالأشعة تحت الحمراء، والتي يجب ألا تتجاوز 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ أثناء إعادة التدفق.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس خصائص التشغيل النموذجية عند Ta=25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) قدره 5 مللي أمبير، وهي حالة اختبار شائعة. يتراوح الجهد الأمامي (VF) من حد أدنى 2.55 فولت إلى حد أقصى 3.15 فولت، مع وجود قيمة نموذجية ضمن هذا النطاق. الشدة الضوئية (Iv)، وهي مقياس للسطوع المُدرك، لها نطاق واسع من 71.0 ميلي كانديلا (mcd) إلى 280.0 mcd. يتم إدارة هذا التباين من خلال نظام التصنيف (binning). زاوية الرؤية (2θ1/2)، المُعرَّفة على أنها الزاوية التي تنخفض فيها الشدة الضوئية إلى نصف قيمتها على المحور، هي 130 درجة، مما يشير إلى نمط حزمة واسع جدًا. إحداثيات اللونية، التي تحدد نقطة اللون في فضاء الألوان CIE 1931، محددة كـ x=0.304 و y=0.301 في ظل ظروف الاختبار. يتم ضمان أن يكون التيار العكسي (IR) أقل من 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت، على الرغم من أن الجهاز غير مصمم للعمل العكسي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء. يستخدم LTW-482DS5 نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد للجهد الأمامي (VF)، والشدة الضوئية (Iv)، واللون (نقطة اللون).

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (VF)

يتم تصنيف VF بخطوات 0.1 فولت من V1 (2.55V - 2.65V) إلى V6 (3.05V - 3.15V). يتم تطبيق تسامح ±0.1V على كل فئة. هذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED ذات نطاقات جهد أضيق للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا موحدًا عند تشغيلها بواسطة مصدر جهد ثابت أو لمطابقة حسابات المقاوم المحدد للتيار بشكل أفضل.

3.2 تصنيف الشدة الضوئية (Iv)

يتم تصنيف الشدة الضوئية إلى ثلاثة رموز أساسية: Q (71.0 - 112.0 mcd)، R (112.0 - 180.0 mcd)، و S (180.0 - 280.0 mcd). يتم تطبيق تسامح ±15% على كل نطاق فئة. هذا التصنيف حاسم للتطبيقات حيث يكون الاتساق في السطوع المُدرك مهمًا عبر عدة مصابيح LED، كما في مصفوفات الإضاءة الخلفية أو مجموعات مؤشرات الحالة.

3.3 تصنيف اللون (Hue)

يتم تصنيف إحداثيات اللونية (x, y) إلى ست مناطق مُصنفة من S1 إلى S6. تحدد كل فئة منطقة رباعية الأضلاع على مخطط اللونية CIE 1931. تم ترتيب الفئات لتجميع مصابيح LED ذات درجات حرارة لونية بيضاء وظلال متشابهة. يتم تطبيق تسامح ±0.01 على كل إحداثي داخل فئته. وهذا يضمن توحيد اللون عند استخدام عدة مصابيح LED جنبًا إلى جنب. يوضح الرسم المقدم هذه المناطق S1-S6 بشكل مرئي على مخطط اللونية.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات أداء نموذجية تمثل بيانيًا العلاقة بين المعلمات الرئيسية. بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذا الـ LED تشمل عادةً:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يُظهر هذا المنحنى غير الخطي كيف يزداد الجهد مع التيار. وهو ضروري لتصميم دائرة القيادة، خاصة عند استخدام مصدر جهد ثابت مع مقاوم على التوالي.
• الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي:يُظهر هذا المنحنى كيف يزداد إخراج الضوء مع تيار القيادة. يكون خطيًا عادةً على مدى معين ولكنه سيشبع عند التيارات الأعلى.
• الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يُظهر هذا المنحنى الانخفاض الحراري لإخراج الضوء. مع زيادة درجة حرارة التقاطع لـ LED، تنخفض كفاءته الضوئية. فهم هذا أمر بالغ الأهمية للإدارة الحرارية في التطبيق.
• توزيع القدرة الطيفية النسبية:بالنسبة لـ LED أبيض، يُظهر هذا الرسم البياني شدة الضوء المنبعث عند كل طول موجي. يحتوي LED أبيض مثل نوع InGaN عادةً على ذروة انبعاث أزرق من الشريحة نفسها، مجتمعة مع انبعاث أصفر أوسع من طلاء الفسفور، مما ينتج عنه الضوء الأبيض المُدرك.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق LED مع مخطط عبوة SMD قياسي. يتم توفير جميع الأبعاد الحرجة مثل الطول والعرض والارتفاع وتباعد الأطراف بالمليمترات مع تسامح قياسي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. لون العدسة أصفر، ولون المصدر (الشريحة) أبيض. تم تضمين رسومات مفصلة ذات أبعاد في ورقة البيانات لتصميم بصمة PCB.

5.2 تحديد القطبية وتصميم الوسادة (Pad)

يتضمن المكون علامات أو ميزات هيكلية (مثل زاوية مشطوفة أو نقطة) للإشارة إلى الطرف الكاثود (السالب). يتم توفير تخطيط موصى به لنمط أرضية PCB (وسادة التثبيت) لضمان تكوين وصلة لحام صحيحة، واتصال كهربائي موثوق، واستقرار ميكانيكي مثالي أثناء وبعد عملية إعادة التدفق. قد يتم أيضًا تحديد اتجاه اللحام بالنسبة لتوجيه العبوة لمنع ظاهرة "الشمعدان" (حيث يرفع أحد الطرفين عن الوسادة).

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

يتم توفير ملف تعريف إعادة تدفق مقترح لعمليات اللحام الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية مرحلة التسخين المسبق، وقت محدد فوق نقطة السيولة، درجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260 درجة مئوية، ووقت عند تلك الدرجة القصوى محدود بحد أقصى 10 ثوانٍ. تم تصميم الملف الشخصي لتقليل الإجهاد الحراري على عبوة LED مع ضمان وصلة لحام موثوقة. ويتم التأكيد على أن الملف الشخصي الأمثل قد يختلف بناءً على تصميم PCB المحدد، معجون اللحام، وخصائص الفرن.

6.2 التخزين والتعامل

مصابيح LED هذه هي أجهزة حساسة للرطوبة (MSL 3). عند إغلاقها في كيسها الأصلي المضاد للرطوبة مع مجفف، يكون لها عمر تخزين يصل إلى عام واحد عند تخزينها عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية (RH). بمجرد فتح الكيس، يجب تخزين المكونات عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. يُوصى بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد من الفتح. بالنسبة للتخزين لأكثر من أسبوع خارج التغليف الأصلي، يلزم الخبز عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع تلف "الانفجار" أثناء إعادة التدفق.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُوصى بغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المنظفات الكيميائية غير المحددة في إتلاف العدسة البلاستيكية أو مادة العبوة.

6.4 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

يتعرض LED للتلف من الكهرباء الساكنة وارتفاعات الجهد. يجب تنفيذ ضوابط ESD مناسبة أثناء التعامل والتجميع. وهذا يشمل استخدام أسوار معصم مؤرضة، وقفازات مضادة للكهرباء الساكنة، وضمان تأريض جميع المعدات والأسطح العاملة بشكل صحيح.

7. معلومات التغليف والطلب

يتم توريد LTW-482DS5 معبأ للتجميع الآلي. يتم وضع المكونات في شريط ناقل بارز بعرض 8 مم. يتم لف هذا الشريط على بكرات قياسية بقطر 7 بوصات (حوالي 178 مم). تحتوي كل بكرة كاملة على 3000 قطعة. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، تتوفر كمية تعبئة دنيا قدرها 500 قطعة للمخزون المتبقي. يتوافق تغليف الشريط والبكرة مع مواصفات ANSI/EIA-481. يحتوي الشريط على غطاء ختم لحماية المكونات، ويوجد حد على الحد الأقصى لعدد المكونات المفقودة المتتالية في الشريط.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 تشغيل LED

LED هو جهاز يعمل بالتيار. الطريقة الأكثر شيوعًا واستقرارًا للتشغيل هي استخدام مصدر تيار ثابت. إذا كنت تستخدم مصدر جهد ثابت (مثل دبوس GPIO للمتحكم الدقيق أو خط طاقة منظم)، فيجب وضع مقاوم محدد للتيار على التوالي مع LED. يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_supply - VF_LED) / I_desired. على سبيل المثال، لتشغيل LED عند تيار الاختبار النموذجي البالغ 5mA من مصدر 5V، بافتراض VF قدره 2.8V: R = (5V - 2.8V) / 0.005A = 440 أوم. سيكون المقاوم القياسي 470 أوم خيارًا مناسبًا. يجب أيضًا التحقق من تصنيف قدرة المقاوم: P = I²R = (0.005)² * 470 = 0.01175W، لذا فإن المقاوم القياسي 1/8W (0.125W) أكثر من كافٍ.

8.2 الإدارة الحرارية

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (72 ميلي واط كحد أقصى)، إلا أن الإدارة الحرارية الفعالة لا تزال مهمة لطول العمر والحفاظ على إخراج الضوء. يتدهور أداء LED مع زيادة درجة حرارة التقاطع. تعمل لوحة PCB نفسها كمشتت حراري. يضمن توفير مساحة نحاسية كافية متصلة بالوسادة الحرارية أو أطراف LED، وتوفير تهوية إذا كان مغلقًا، يساعد في تبديد الحرارة. تجنب تشغيل LED عند أقصى تيار ودرجة حرارة مطلقة في نفس الوقت لفترات طويلة.

8.3 التصميم البصري

تنتج زاوية الرؤية البالغة 130 درجة حزمة واسعة جدًا ومشتتة. هذا مثالي للإضاءة المساحية أو مؤشرات الحالة التي يجب أن تكون مرئية من مجموعة واسعة من الزوايا. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب حزمة أكثر تركيزًا، يجب إضافة بصريات ثانوية (مثل العدسات أو أنابيب الضوء) خارجيًا. ستقوم العدسة الصفراء بتصفية الضوء الأبيض المنبعث، مما يحول لون الإخراج النهائي نحو درجات أدفأ.

9. المقارنة الفنية والتمييز

يميز LTW-482DS5 نفسه من خلال مزيجه المحدد من شريحة إنيديوم جاليوم نيتريد بيضاء وعدسة صفراء. مقارنةً بـ LED أبيض قياسي ذو عدسة شفافة، يقدم هذا المنتج لون إخراج مميز وأدفأ قد يكون مرغوبًا لمتطلبات جمالية أو وظيفية محددة (مثل محاكاة مصابيح مؤشر التوهج). زاوية الرؤية الواسعة هي ميزة رئيسية مقابل مصابيح LED ذات زوايا أضيق المستخدمة للإضاءة المركزة. يوفر نظام التصنيف الشامل للجهد، والشدة، واللون مستوى من الاتساق المهم للتطبيقات متعددة الـ LED، والذي قد لا يكون محددًا بدقة في عروض LED منخفضة التكلفة أو عامة. امتثاله لمعايير الوضع الآلي وإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء يجعله خيارًا موثوقًا للتصنيع الإلكتروني الآلي الحديث.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من دبوس متحكم دقيق بجهد 3.3 فولت؟

ج: ربما، لكن ذلك يعتمد على الجهد الأمامي (VF) لـ LED. إذا كان VF لـ LED في الطرف الأدنى من نطاقه (مثل 2.6V)، فهناك فرق 0.7V. عند تيار مرغوب 5mA، يتطلب هذا مقاومة R = 0.7V / 0.005A = 140 أوم. هذا ممكن. ومع ذلك، إذا كان VF لـ LED هو 3.1V، فإن الفرق هو 0.2V فقط، مما يتطلب مقاومة 40 أوم. عند 5mA، قد يصبح انخفاض الجهد عبر سائق المتحكم الدقيق الداخلي كبيرًا، مما قد يمنع LED من الإضاءة بشكل صحيح أو يتسبب في سطوع غير متسق. دائرة سائق (مثل ترانزستور) أكثر موثوقية لأداء متسق عبر جميع فئات VF.

س: ما الفرق بين "لون العدسة" و"لون المصدر"؟

ج: يشير "لون المصدر" إلى الضوء المنبعث من شريحة أشباه الموصلات نفسها قبل أن يمر عبر عدسة العبوة. هنا، هي شريحة إنيديوم جاليوم نيتريد بيضاء. "لون العدسة" هو لون المادة البلاستيكية المغلقة التي تشكل قبة LED. تعمل العدسة الصفراء كمرشح، تمتص بعض الأطوال الموجية (مثل الأزرق) وتنقل أخرى (أصفر، أحمر)، مما ينتج عنه ضوء منبعث نهائي يبدو أدفأ (أكثر اصفرارًا/كهرمانيًا) من إخراج الشريحة البيضاء الأصلية.

س: لماذا مواصفة التيار العكسي (IR) مهمة إذا لم يكن الجهاز مخصصًا للعمل العكسي؟

ج: اختبار IR هو في الأساس اختبار جودة وموثوقية. يمكن أن يشير تيار التسرب العكسي العالي إلى عيب في وصلة أشباه الموصلات. علاوة على ذلك، في تصميمات الدوائر حيث قد يتعرض LED لارتفاعات جهد عكسي (حتى لفترة وجيزة)، فإن معرفة الحد الأقصى للتسرب يساعد في تصميم دوائر الحماية لمنع التلف أو سلوك الدائرة غير المتوقع.

س: كيف أفسر رمز الفئة (bin code) على التغليف؟

ج: يجب أن يتضمن ملصق التغليف رموزًا لفئات VF، وIv، واللون (مثل V3R-S4). هذا يسمح لك بمعرفة نطاق الأداء المحدد لمصابيح LED في تلك الدفعة. بالنسبة للتطبيقات الحرجة التي تتطلب اتساقًا شديدًا، يمكنك تحديد رموز الفئة الدقيقة عند الطلب.

11. أمثلة تطبيقية عملية

المثال 1: الإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح

في لوحة مفاتيح كمبيوتر محمول، يمكن وضع عدة مصابيح LED من طراز LTW-482DS5 تحت طبقة أزرار شفافة. تضمن زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة إضاءة متساوية عبر لوحة المفاتيح. توفر العدسة الصفراء إضاءة خلفية بيضاء دافئة غالبًا ما تعتبر أقل قسوة من البيضاء الباردة، خاصة في بيئات الإضاءة المنخفضة. سيختار المصممون مصابيح LED من نفس فئات الشدة (Iv) واللون (Sx) لضمان لون وسطوع موحدين عبر لوحة المفاتيح بأكملها.

المثال 2: لوحة مؤشرات الحالة الصناعية

على لوحة تحكم للمعدات الصناعية، يمكن استخدام هذه المصابيح LED كمؤشرات حالة لـ "التشغيل"