ورقة بيانات LED SMD طراز LTSA-E67RUWETU - مصدر أبيض من إنيديوم جاليوم نيتريد، عدسة صفراء - 50 مللي أمبير، 170 ميلي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTSA-E67RUWETU مصباح LED عالي السطوع مصممًا للتركيب السطحي، ومخصصًا لعمليات التجميع الآلي والتطبيقات ذات المساحات المحدودة. يتميز بمصدر ضوء أبيض يستخدم تقنية إنيديوم جاليوم نيتريد (InGaN)، مُحاطًا بغلاف عدسة بلون أصفر. تم تصميم هذا المزيج لتلبية متطلبات المعدات الإلكترونية الحديثة التي تحتاج إلى حلول إضاءة موثوقة ومدمجة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

يتميز هذا المصباح بتوافقه مع معدات الالتقاط والوضع الآلية وعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية، مما يجعله مثاليًا للتصنيع بكميات كبيرة. تشمل أسواقه الرئيسية الإلكترونيات الاستهلاكية، وأنظمة الشبكات، وبشكل ملحوظ، تطبيقات ملحقات السيارات. تم اعتماد الجهاز وفقًا للمعيار AEC-Q101 (المراجعة D)، مما يؤكد ملاءمته للبيئات السيارية حيث تكون موثوقية المكونات أمرًا بالغ الأهمية. تشمل الميزات الإضافية الامتثال لمعايير RoHS، والتعبئة على شريط بعرض 8 مم داخل بكرات قطر 7 بوصات، والتكييف المسبق لمستوى الحساسية للرطوبة JEDEC 2a، مما يضمن الاستقرار أثناء التخزين والتجميع.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يعد الفحص التفصيلي للمواصفات الكهربائية والبصرية والحرارية أمرًا بالغ الأهمية لتصميم الدائرة وإدارة الحرارة بشكل صحيح.

2.1 أقصى تصنيفات مطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديدها عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر (DC) هو 50 مللي أمبير. في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية)، يُسمح بتيار أمامي ذروة يصل إلى 100 مللي أمبير. الحد الأقصى لتبديد الطاقة هو 170 ميلي واط. تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يمكن أن يؤدي تجاوز هذه الحدود، خاصة درجة حرارة التقاطع، إلى فشل كارثي أو تدهور كبير في إخراج الضوء وعمر التشغيل.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يُظهر الجهاز، عند قياسه عند Ta=25 درجة مئوية وتيار اختبار قياسي (IF) قدره 30 مللي أمبير، شدة إضاءة نموذجية تتراوح من 1800 إلى 3550 ميلي كانديلا. يتراوح الجهد الأمامي (VF) النموذجي بين 2.8 فولت و 3.4 فولت، مع تسامح مُعلن قدره ±0.1 فولت لكل مجموعة جهد. زاوية المشاهدة (2θ1/2)، المُعرَّفة على أنها الزاوية التي تكون فيها الشدة نصف القيمة المحورية، هي 120 درجة، مما يشير إلى نمط انبعاث ضوئي واسع ومنتشر. يتم تحديد إحداثيات اللونية على أنها x=0.3197، y=0.3131 على مخطط CIE 1931، مما يحدد نقطة اللون الأبيض الخاصة به. الحد الأقصى للتيار العكسي (IR) هو 10 ميكرو أمبير عند VR=5 فولت، وجهد تحمل التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) هو 2000 فولت باستخدام نموذج جسم الإنسان (HBM). من المهم ملاحظة أن الجهاز غير مصمم للعمل تحت انحياز عكسي؛ حالة اختبار الجهد العكسي هي لأغراض إعلامية فقط.

2.3 الخصائص الحرارية

تعد الإدارة الحرارية الفعالة ضرورية لأداء LED وعمره التشغيلي. المقاومة الحرارية من التقاطع إلى المحيط (RθJA) تبلغ نموذجيًا 280 درجة مئوية/واط، مقاسة على ركيزة FR4 بسمك 1.6 مم ووسادة نحاسية مساحتها 16 مم². والأهم من ذلك، أن المقاومة الحرارية من التقاطع إلى نقطة اللحام (RθJS) هي 130 درجة مئوية/واط. هذه القيمة الأقل هي الأكثر صلة بالتصميم لأنها تمثل المسار الأساسي لتوصيل الحرارة من شريحة LED إلى لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). الحد الأقصى المطلق لدرجة حرارة التقاطع (TJ) هو 125 درجة مئوية. يجب على المصممين التأكد من أن درجة حرارة تقاطع التشغيل، المحسوبة باستخدام تبديد الطاقة والمقاومات الحرارية، تظل أقل بكثير من هذا الحد لضمان الموثوقية.

3. شرح نظام التصنيف حسب الخصائص

يستخدم LTSA-E67RUWETU نظام تصنيف شامل لتصنيف الوحدات بناءً على الجهد الأمامي (VF)، وشدة الإضاءة (IV)، وإحداثيات اللون. وهذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED ذات أداء متسق لتطبيقهم.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (VF)

يتم فرز الوحدات إلى ثلاث مجموعات جهد: H (2.8V - 3.0V)، J (3.0V - 3.2V)، و K (3.2V - 3.4V). يتم تطبيق تسامح قدره ±0.1V على كل مجموعة. يساعد اختيار مصابيح LED من نفس مجموعة VF في ضمان توزيع تيار موحد عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (IV)

تضمن مجموعات الشدة مستويات سطوع متسقة. المجموعات هي: X1 (1800 - 2240 ميلي كانديلا)، X2 (2240 - 2800 ميلي كانديلا)، و Y1 (2800 - 3550 ميلي كانديلا). يتم تطبيق تسامح قدره ±11% داخل كل مجموعة. وهذا يسمح بالتصنيف بناءً على متطلبات الإخراج، مما قد يؤثر على التكلفة والاختيار لمستويات المنتجات المختلفة.

3.3 تصنيف إحداثيات اللون

الجانب الأكثر تعقيدًا هو تصنيف اللون. توفر ورقة البيانات جدولًا تفصيليًا لإحداثيات اللونية يحدد مناطق رباعية متعددة (مجموعات) على مخطط CIE 1931، مثل LL، LK، ML، MK، NL، NK، إلخ. يتم تعريف كل مجموعة بأربع نقاط إحداثيات (x، y). تقع نقطة اللون النموذجية (x=0.3197، y=0.3131) ضمن عدة من هذه المجموعات (مثل LL، LK، ML). يتم تحديد تسامح قدره ±0.01 لإحداثيات اللون داخل المجموعة. هذا التحكم الدقيق حيوي للتطبيقات التي يكون فيها اتساق اللون أمرًا بالغ الأهمية، كما هو الحال في مجموعات المؤشرات أو الإضاءة الخلفية حيث يتم مشاهدة عدة مصابيح LED في وقت واحد.

4. معلومات الميكانيكا والتعبئة

4.1 أبعاد العبوة والقطبية

يتوافق LED مع مخطط عبوة SMD قياسي لـ EIA. يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح عام قدره ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. ملاحظة تصميم حرجة هي أن إطار الرصاص الخاص بالمصعد (الأنود) يعمل أيضًا كمشتت حراري رئيسي لـ LED. هذا يعني أنه يجب تصميم وسادة الأنود على PCB بكتلة حرارية كافية وربطها محتمل بفتحات أو مستويات حرارية لتبديد الحرارة بشكل فعال. يعد التعريف الصحيح للأنود والكاثود أثناء التخطيط أمرًا ضروريًا للتشغيل الصحيح والأداء الحراري الأمثل.

4.2 وسادة التثبيت الموصى بها على PCB

تتضمن ورقة البيانات مخططًا للتخطيط الموصى به لوسادة اللحام على PCB للحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء. يضمن الالتزام بهذه الأبعاد وصلة لحام موثوقة، ومحاذاة صحيحة، ونقل حرارة فعال من الوسادة الحرارية لـ LED (الأنود) إلى PCB.

4.3 التعبئة بالشريط والبكرة

للتجميع الآلي، يتم توريد مصابيح LED على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA-481. تشمل الملاحظات الرئيسية: يتم إغلاق الجيوب الفارغة للمكونات بشريط غطاء، ويُسمح بحد أقصى لمكونين مفقودين متتاليين (مصابيح) لكل بكرة. يعد فهم تباعد الشريط وأبعاد البكرة ضروريًا لبرمجة معدات التجميع الآلي.

5. دليل اللحام والتجميع والتعامل

5.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

تم توفير ملف لحام مقترح لإعادة التدفق لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، متوافق مع معيار J-STD-020. يتضمن هذا الملف النموذجي عادةً مراحل التسخين المسبق، والنقع الحراري، وإعادة التدفق (مع حد أقصى لدرجة الحرارة)، والتبريد. يعد اتباع ملف التعريف الموصى به من قبل الشركة المصنعة أمرًا بالغ الأهمية لمنع الصدمة الحرارية، أو عيوب وصلة اللحام، أو تلف الهيكل الداخلي لـ LED وعدسة الإيبوكسي.

5.2 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المواد الكيميائية المحددة فقط. توصي ورقة البيانات بالغمر في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة العادية لمدة تقل عن دقيقة واحدة. يمكن أن يؤدي استخدام مواد كيميائية غير محددة أو قوية إلى إتلاف مادة عبوة LED، مما يؤدي إلى تغير اللون، أو التشقق، أو التقشر.

5.3 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تصنيف المنتج على أنه مستوى حساسية الرطوبة (MSL) 2a وفقًا لـ JEDEC J-STD-020. هذا يعني أن الكيس المحكم المضاد للرطوبة (مع مجفف بالداخل) له عمر افتراضي قدره 4 أسابيع بعد الفتح عند تخزينه في ظروف ≤ 30 درجة مئوية / 60% رطوبة نسبية. للتخزين طويل الأجل قبل الاستخدام، يجب الاحتفاظ بالأكياس المغلقة عند 30 درجة مئوية أو أقل و 70% رطوبة نسبية أو أقل. يوصى باستخدام مصابيح LED خلال فترة سنة واحدة أثناء وجودها في العبوة المحكمة المضادة للرطوبة. يمكن أن يؤدي عدم مراعاة هذه الاحتياطات إلى ظاهرة \"الفرقعة\" أثناء إعادة التدفق، حيث يتبخر الرطوبة الممتصة ويسبب تشقق العبوة.

6. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

6.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED مناسب لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر: الهواتف اللاسلكية والمحمولة، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأنظمة الشبكات، وتطبيقات ملحقات السيارات المختلفة (مثل الإضاءة الداخلية، وإضاءة خلفية المفاتيح، ومؤشرات الحالة). تجعله مؤهلات AEC-Q101 مرشحًا للإلكترونيات السيارية غير الحرجة من حيث السلامة.

6.2 اعتبارات التصميم

• الحد من التيار:استخدم دائمًا مقاومة محددة للتيار على التوالي أو محرك تيار ثابت. للجهد الأمامي نطاق (2.8-3.4 فولت)، لذا فإن التصميم لأقصى VF يضمن ألا يتجاوز LED تصنيف تياره عند الاتصال بمصدر جهد ثابت.
• الإدارة الحرارية:الأنود هو المسار الحراري. صمم وسادة الأنود على PCB بمساحة نحاسية كافية. استخدم الفتحات الحرارية للاتصال بالمستويات الأرضية/الطاقة الداخلية أو السفلية لنشر الحرارة. احسب درجة حرارة التقاطع المتوقعة باستخدام P_Dissipated = VF * IF و ΔT = RθJS * P_Dissipated.
• حماية ESD:على الرغم من تصنيفه بـ 2 كيلو فولت HBM، فإن تنفيذ إجراءات الحماية القياسية من ESD على مدخلات PCB وأثناء التعامل يعتبر ممارسة جيدة، خاصة في البيئات غير الخاضعة للرقابة.

6.3 تحذيرات مهمة

تنص ورقة البيانات صراحةً على أن هذه المصابيح مخصصة للمعدات الإلكترونية العادية. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث يمكن أن يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (مثل الطيران، والأجهزة الطبية، وأنظمة سلامة النقل)، يلزم التشاور مع الشركة المصنعة قبل التصميم. هذا إخلاء مسؤولية قياسي يسلط الضوء على حالة الاستخدام المقصودة للمكون.

7. الغوص العميق والتحليل التقني

7.1 مبدأ التشغيل

يستخدم LTSA-E67RUWETU شريحة أشباه موصلات من إنيديوم جاليوم نيتريد (InGaN) لإنتاج الضوء الأبيض. عادةً ما يتم تحقيق ذلك باستخدام قالب InGaN باعث للون الأزرق مغطى بفوسفور أصفر. يتم تحويل بعض الضوء الأزرق بواسطة الفوسفور إلى ضوء أصفر؛ يدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق والأصفر على أنه أبيض. قد تعمل العدسة الخارجية ذات اللون الأصفر على تعديل درجة حرارة اللون أو نشر إخراج الضوء بشكل أكبر، مما يخلق اللون النهائي المدرك المحدد بإحداثيات اللونية.

7.2 تحليل منحنى الأداء

تتضمن ورقة البيانات منحنى توزيع مكاني (نمط إشعاع) (الشكل 2). يمثل هذا المنحنى بيانيًا شدة الإضاءة كدالة لزاوية المشاهدة، مؤكدًا مواصفات زاوية المشاهدة البالغة 120 درجة. يُظهر توزيعًا يشبه لامبرت، شائعًا لمصابيح LED ذات العدسة المنتشرة، حيث تكون الشدة أعلى عند 0 درجة (على المحور) وتتناقص بسلاسة نحو الحواف.

7.3 الإجابة على الأسئلة التقنية الشائعة

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بجهد 3.3 فولت مباشرة؟

ج: ليس بشكل موثوق بدون آلية تحديد تيار. نظرًا لأن VF يمكن أن يصل إلى 3.4 فولت، فقد لا يقوم مصدر 3.3 فولت بتشغيل بعض الوحدات في مجموعات الجهد الأعلى (مجموعة K). بالنسبة للوحدات ذات VF الأقل (مثل 2.9 فولت)، فإن تطبيق 3.3 فولت مباشرةً سيتسبب في تدفق تيار مفرط، مما قد يتجاوز الحد الأقصى البالغ 50 مللي أمبير ويتلف LED. استخدم دائمًا مقاومة على التوالي أو محرك تيار ثابت.

س: كيف أفسر رموز مجموعات اللون مثل \"LL\" أو \"MK\"؟

ج: هذه تسميات اعتباطية لمناطق رباعية محددة على مخطط اللونية CIE المحدد في جدول مجموعات اللون. تمثل مجموعات ضيقة من نقاط اللون. للحصول على مظهر متسق في التجميع، حدد واستخدم مصابيح LED من نفس رمز مجموعة اللون.

س: ما أهمية أن تكون قيمة RθJS أقل من RθJA؟

ج: تشمل RθJA المقاومة من التقاطع إلى نقطة اللحام بالإضافة إلى المقاومة من PCB إلى الهواء المحيط. تعزل RθJS أداء عبوة LED وتثبيتها على اللوحة. تعني RθJS الأقل أن LED نفسه فعال نسبيًا في نقل الحرارة إلى PCB. يعتمد أداء التبريد النهائي بشكل كبير على تصميم PCB (مساحة النحاس، الطبقات، تدفق الهواء).