ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD طراز LTST-T180UWET - زاوية رؤية 120 درجة - جهد أمامي 2.45-3.25 فولت - تيار 30 مللي أمبير - ضوء أبيض مع عدسة صفراء - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-T180UWET ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع جهاز مُركب على السطح (SMD) مُصمم للتجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB). يتميز بحجم مضغوط مناسب للتطبيقات ذات المساحة المحدودة. ينبعث من الثنائي ضوء أبيض من خلال عدسة صفراء اللون، مما قد يؤثر على درجة حرارة اللون المُدركة وتشتت الضوء الخارج. تم تصميم هذا المكون لعمليات التصنيع ذات الأحجام الكبيرة، بما في ذلك التوافق مع ملفات تعريف لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR).

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل الميزات الرئيسية لهذا الثنائي الامتثال لتوجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، والتعبئة على شريط بعرض 8 مم داخل بكرات قطر 7 بوصات لمعدات الاختيار والتركيب الآلية، والتكييف المسبق وفقًا لمعايير حساسية الرطوبة JEDEC المستوى 3. تشمل تطبيقاته الرئيسية معدات الاتصالات، وأجهزة أتمتة المكاتب، والأجهزة المنزلية، ولوحات التحكم الصناعية، واللافتات الداخلية. يُستخدم عادةً للإشارة إلى الحالة، والإضاءة الرمزية، والإضاءة الخلفية للواجهات الأمامية حيث يكون مصدر ضوء موثوق ومضغوط مطلوبًا.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 الحدود القصوى المطلقة

عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية، تم تحديد الحدود التشغيلية للجهاز لضمان الموثوقية ومنع التلف. الحد الأقصى لتبديد الطاقة هو 97.5 مللي واط. يمكنه تحمل تيار أمامي ذروي يصل إلى 100 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية)، بينما يبلغ التيار الأمامي المستمر الموصى به 30 مللي أمبير. تم تصنيف الجهاز للتشغيل والتخزين ضمن نطاق درجة حرارة من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الحرارية

الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة التقاطع (Tj) هو 125 درجة مئوية. المقاومة الحرارية النموذجية من التقاطع إلى البيئة المحيطة (Rθja) هي 60 درجة مئوية/واط. هذه المعلمة حاسمة لتصميم إدارة الحرارة؛ حيث سيؤدي تبديد الطاقة بواسطة الثنائي إلى ارتفاع درجة حرارة التقاطع فوق درجة الحرارة المحيطة بمقدار 60 درجة مئوية لكل واط من الطاقة. يجب مراعاة تخطيط PCB المناسب، وإذا لزم الأمر، مشتت حرارة إضافي للحفاظ على التقاطع ضمن الحدود الآمنة أثناء التشغيل المستمر.

2.3 الخصائص الكهربائية والبصرية

تم قياس المعلمات الرئيسية للأداء عند Ta=25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير. تتراوح شدة الإضاءة (Iv) بشكل نموذجي من 1500 مللي كانديلا إلى 3050 مللي كانديلا، مما يشير إلى إخراج ساطع. زاوية الرؤية (2θ1/2)، المُعرَّفة على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض فيها الشدة إلى نصف قيمتها المحورية، هي 120 درجة، مما يوفر مجال إضاءة واسع جدًا. يتراوح الجهد الأمامي (VF) من حد أدنى 2.45 فولت إلى حد أقصى 3.25 فولت. يتم تحديد التيار العكسي (IR) بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت، مع ملاحظة أن الجهاز غير مصمم للعمل بالتحيز العكسي.

3. شرح نظام التصنيف إلى مجموعات (Binning)

يتم فرز الثنائيات إلى مجموعات بناءً على المعلمات الرئيسية لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم. وهذا يسمح للمصممين باختيار الأجزاء التي تلبي متطلبات الدائرة أو السطوع المحددة.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (VF)

يتم تصنيف الثنائيات إلى أربع مجموعات للجهد (من D5 إلى D8)، كل منها له نطاق 0.2 فولت يمتد من 2.45 فولت إلى 3.25 فولت عند 20 مللي أمبير. يتم تطبيق تسامح ±0.1 فولت على كل مجموعة. وهذا يساعد في تصميم مصادر الطاقة ودوائر تحديد التيار مع انخفاضات جهد متوقعة.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (IV)

تم تعريف ثلاث مجموعات للشدة: W2 (1500-1800 مللي كانديلا)، و X1 (1800-2340 مللي كانديلا)، و X2 (2340-3050 مللي كانديلا). يتم تطبيق تسامح ±11% على كل مجموعة. يضمن اختيار مجموعة أعلى إخراج ضوء أكبر، وهو ما قد يكون ضروريًا للتطبيقات التي تتطلب وضوحًا أعلى أو للتعويض عن تشتت الضوء عبر المواد.

3.3 تصنيف اللون

يتم تجميع إحداثيات اللونية (x, y) على مخطط CIE 1931 في ست مجموعات رئيسية (من A1 إلى F1). تحدد كل مجموعة منطقة رباعية على مخطط الألوان. التسامح للون (x, y) داخل المجموعة هو ±0.01. هذا التصنيف حاسم للتطبيقات التي يكون فيها اتساق اللون عبر عدة ثنائيات مهمًا، كما في مصفوفات الإضاءة الخلفية أو مؤشرات الحالة حيث يكون المظهر الموحد مطلوبًا.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في الوثيقة (مثل المنحنيات النموذجية)، تسمح البيانات الجدولية المقدمة بإجراء التحليل. العلاقة بين التيار الأمامي (IF) والجهد الأمامي (VF) غير خطية ونموذجية للثنائي. توفر حالة الاختبار 20 مللي أمبير نقطة التشغيل القياسية. تشير زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة إلى نمط إشعاع لامبرتي أو مشابه حيث ينبعث الضوء على مساحة واسعة بدلاً من شعاع مركز. يعتبر تغير شدة الإضاءة والجهد الأمامي مع درجة حرارة التقاطع اعتبارًا بالغ الأهمية للتصميم؛ بشكل عام، تنخفض كفاءة الثنائي وينخفض الجهد الأمامي مع زيادة درجة الحرارة.

5. معلومات الميكانيكا والتعبئة

5.1 أبعاد الغلاف

يتوافق الثنائي مع بصمة غلاف SMD قياسية EIA. يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح قياسي ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم تحديد الأبعاد المحددة لطول الجسم، والعرض، والارتفاع، وتباعد الأطراف/الوسائد في رسم الغلاف، وهو أمر ضروري لإنشاء أنماط أرضية PCB دقيقة.

5.2 تحديد القطبية وتصميم الوسادة

يتضمن المكون مخططًا موصى به لتخطيط وسادة التثبيت على PCB للحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو بالطور البخاري. يضمن هذا التخطيط تكوين وصلة لحام مناسبة واستقرارًا ميكانيكيًا. يُظهر الرسم البياني عادةً وسادات الأنود والكاثود، والتي يجب محاذاتها بشكل صحيح مع علامات القطبية على غلاف الثنائي نفسه (غالبًا شق، أو نقطة، أو طرف مشذب).

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الموصى به

تم توفير ملف تعريف مقترح للحام بإعادة التدفق للعمليات الخالية من الرصاص، مع الإشارة إلى المعيار J-STD-020B. يتضمن هذا الملف مراحل التسخين المسبق، والنقع الحراري، وإعادة التدفق، والتبريد مع قيود زمنية ودرجة حرارة محددة، مع ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260 درجة مئوية. يعد الالتزام بهذا الملف ضروريًا لمنع التلف الحراري لغلاف الثنائي أو العدسة.

6.2 ظروف التخزين

الثنائيات حساسة للرطوبة. عند تخزينها في كيسها الأصلي المضاد للرطوبة مع مجفف، يجب تخزينها عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية واستخدامها خلال عام واحد. بمجرد فتح الكيس، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30 درجة مئوية و 60% رطوبة نسبية. تتطلب المكونات المعرضة لأكثر من 168 ساعة الخبز عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة \"الفرقعة\" أثناء إعادة التدفق.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات المعتمدة القائمة على الكحول فقط مثل الإيثانول أو الأيزوبروبانول. يجب غمر الثنائي في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف عدسة الإيبوكسي أو الغلاف.

7. معلومات التعبئة والطلب

التعبئة القياسية هي شريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، مع 5000 قطعة لكل بكرة. الحد الأدنى لكمية الطلب المتاحة للبقايا هو 500 قطعة. تتوافق مواصفات الشريط والبكرة مع معايير ANSI/EIA 481. تتضمن التعبئة شريط غطاء علوي لإغلاق الجيوب الفارغة، ويوجد حد لعدد المكونات المفقودة المتتالية.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا الثنائي مثالي لمؤشرات الحالة في الإلكترونيات الاستهلاكية (الهواتف، أجهزة الكمبيوتر المحمولة، الأجهزة المنزلية)، والإضاءة الخلفية للأزرار أو اللوحات في معدات الشبكة والتحكم الصناعي، والإضاءة منخفضة المستوى في اللافتات الداخلية. تجعله زاوية الرؤية الواسعة مناسبًا للتطبيقات التي يجب أن يكون الضوء مرئيًا منها من زوايا مختلفة.

8.2 اعتبارات التصميم

1. تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو محرك تيار ثابت لتحديد التيار الأمامي إلى 30 مللي أمبير تيار مستمر أو أقل. يجب أن يأخذ تصميم الدائرة في الاعتبار مجموعة الجهد الأمامي لضمان تنظيم التيار المناسب.
2. الإدارة الحرارية:ضع في اعتبارك المقاومة الحرارية 60 درجة مئوية/واط. للتشغيل المستمر عند تيارات عالية، تأكد من أن PCB يمكنها تبديد الحرارة بشكل فعال للحفاظ على درجة حرارة التقاطع أقل من 125 درجة مئوية.
3. التصميم البصري:ستؤثر العدسة الصفراء على لون الإخراج. لمتطلبات الضوء الأبيض النقي، تحقق من مجموعة اللونية. قد تتطلب زاوية الرؤية الواسعة موزعات ضوئية أو أدلة ضوء لتشكيل الشعاع لتطبيقات محددة.
4. احتياطات الكهرباء الساكنة (ESD):على الرغم من عدم ذكرها صراحةً لهذا الطراز، يُوصى باتخاذ احتياطات التعامل القياسية مع الكهرباء الساكنة للثنائيات أثناء التجميع.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بثنائيات SMD العامة، يقدم هذا المكون تصنيفًا محددًا للجهد، والشدة، واللون، مما يوفر اتساقًا أكبر لعمليات الإنتاج. زاوية الرؤية البالغة 120 درجة أوسع بشكل ملحوظ من العديد من الثنائيات القياسية (والتي قد تكون 60-90 درجة)، مما يوفر إضاءة أوسع. يشير توافقه مع التكييف المسبق JEDEC المستوى 3 وملفات تعريف إعادة التدفق القياسية بالأشعة تحت الحمراء إلى متانته لخطوط تجميع الأجهزة المركبة على السطح القياسية. يوفر تصنيف المقاومة الحرارية الصريح معلمة ملموسة للتصميم الحراري، والتي غالبًا ما يتم حذفها في أوراق البيانات الأبسط.

10. الأسئلة الشائعة بناءً على المعلمات التقنية

س: ما قيمة المقاوم التي يجب أن أستخدمها مع مصدر طاقة 5 فولت؟
ج: باستخدام قانون أوم (R = (Vsupply - Vf) / If) وأسوأ حالة لـ Vf (الحد الأقصى 3.25 فولت عند 20 مللي أمبير)، الحد الأدنى للمقاوم هو (5 - 3.25) / 0.02 = 87.5 أوم. استخدم قيمة قياسية مثل 100 أوم أو أعلى قليلاً لضمان ألا يتجاوز التيار 20 مللي أمبير للثنائي النموذجي.

س: هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي بإشارة PWM للتعتيم؟
ج: نعم، التشغيل النبضي مقبول. يسمح التصنيف الأقصى المطلق بتيار ذروة 100 مللي أمبير عند دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. للتعتيم بـ PWM، تأكد من أن متوسط التيار مع مرور الوقت لا يتجاوز تصنيف 30 مللي أمبير تيار مستمر، وأن التيار اللحظي أثناء النبضة \"المفتوحة\" يحترم تصنيف الذروة.

س: كيف تؤثر درجة الحرارة على السطوع؟
ج: ينخفض إخراج الضوء للثنائيات بشكل عام مع زيادة درجة حرارة التقاطع. للتحكم الدقيق في السطوع مع تغير درجة الحرارة، قد يكون التغذية الراجعة أو التعويض ضروريًا. تساعد قيمة المقاومة الحرارية في حساب الارتفاع المتوقع لدرجة حرارة التقاطع لحالة تشغيل معينة.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: مصفوفة مؤشر حالة اللوحة الأمامية
في جهاز توجيه شبكة، يتم استخدام عشرة ثنائيات LTST-T180UWET للإشارة إلى حالة الارتباط لمنافذ مختلفة. تشمل خطوات التصميم: 1) اختيار الثنائيات من نفس مجموعة الشدة (مثل X1) ومجموعة اللون لضمان سطوع ولون موحد عبر اللوحة. 2) تصميم PCB بتخطيط الوسادة الموصى به. 3) استخدام خط طاقة 3.3 فولت وحساب مقاوم محدد للتيار لكل ثنائي بحوالي 18 مللي أمبير (مثال: (3.3V - 2.85V_typ) / 0.018A = 25 أوم). 4) التأكد من أن مساحة النحاس حول الوسادات في PCB كافية لتعمل كمشتت حرارة، خاصة إذا كانت جميع الثنائيات تعمل باستمرار. 5) اتباع ملف إعادة التدفق المحدد أثناء التجميع. 6) إجراء فحص بصري بعد التجميع للتحقق من اللحام والمحاذاة المناسبة.

12. مقدمة عن المبدأ

الثنائيات الباعثة للضوء هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء عندما يمر تيار كهربائي عبرها. تحدث هذه الظاهرة، المسماة الانبعاث الكهروضوئي، عندما تتحد الإلكترونات مع فجوات الإلكترون داخل الجهاز، مما يطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد لون الضوء من خلال فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات. يتم إنشاء الثنائيات البيضاء عادةً باستخدام شريحة LED زرقاء أو فوق بنفسجية مطلية بمادة فسفورية تحول بعض الضوء المنبعث إلى أطوال موجية أطول (أصفر، أحمر)، مما يؤدي إلى خليط يُدرك على أنه ضوء أبيض. قد تقوم العدسة الصفراء على هذا الطراز المحدد بتعديل الناتج الطيفي أو تشتيت الضوء بشكل أكبر.

13. اتجاهات التطور

يستمر الاتجاه العام في تقنية SMD LED نحو كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية)، وتحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI) للثنائيات البيضاء، وأحجام أغلفة أصغر تمكن من تخطيطات أعلى كثافة. هناك أيضًا تركيز على تعزيز الموثوقية في ظل ظروف تشغيل بدرجات حرارة أعلى وتصنيف أكثر دقة للون والتدفق الضوئي لتلبية متطلبات تطبيقات مثل شاشات العرض عالية الدقة وإضاءة السيارات. يدفع السعي نحو كفاءة الطاقة عبر جميع الأجهزة الإلكترونية إلى اعتماد الثنائيات ذات خصائص الأداء المثلى بشكل أكبر.