ورقة بيانات LED SMD طراز LTSA-S020ZWETA - مصدر ضوء أبيض مع عدسة صفراء - 30 مللي أمبير - 100 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات LED طراز LTSA-S020ZWETA، وهو صمام ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع Surface-Mount Device (SMD). تم تصميم هذا المكون لعمليات التجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB) وهو مناسب للتطبيقات ذات المساحة المحدودة عبر قطاعات المعدات الإلكترونية المختلفة.

1.1 المميزات

• متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• مغلف على شريط بعرض 12 مم على بكرات قطر 7 بوصات للمناولة الآلية.
• معالج مسبقًا لمستوى حساسية الرطوبة JEDEC (MSL) 2a.
• مؤهل وفقًا لمعيار AEC-Q101 الإصدار D، وهو معيار لمكونات أشباه الموصلات المنفصلة.
• مخطط عبوة قياسي وفقًا لـ EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية).
• مستويات تشغيل متوافقة مع الدوائر المتكاملة (I.C.).
• متوافق مع معدات الاختيار والوضع الآلية القياسية.
• مناسب لعمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR).

1.2 التطبيقات

يُقصد باستخدام هذا LED في مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية. تذكر ورقة البيانات على وجه التحديد التطبيقات في المركبات الهندسية لوظائف الملحقات. تجعل خصائصه العامة منه مناسبًا للإلكترونيات الاستهلاكية، ومؤشرات الحالة، والإضاءة الخلفية حيث يكون مصدر الضوء الأبيض ذو المخرج المصفر مطلوبًا.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تبديد الطاقة (Pd):100 ميغاواط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة.
• تيار التشغيل الأمامي الذروي (I_F(PEAK)):50 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار لحظي، يُحدد عادةً تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لإدارة الإجهاد الحراري.
• تيار التشغيل الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار تشغيل أمامي مستمر للتشغيل الموثوق.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40°C إلى +100°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي صُمم الجهاز للعمل ضمنه.
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40°C إلى +100°C. نطاق درجة الحرارة للتخزين غير التشغيلي.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة محيطة قياسية تبلغ 25°C وتحدد الأداء النموذجي للجهاز.

• شدة الإضاءة (I_V):من 180 إلى 450 ملي كانديلا (mcd) عند تيار اختبار (I_F) بقيمة 2 مللي أمبير. يقيس هذا السطوع المُدرك في اتجاه محدد. يشير النطاق الواسع إلى استخدام نظام تصنيف (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية (على المحور)، مما يشير إلى نمط رؤية واسع.
• الإحداثيات اللونية (x, y):x=0.3197, y=0.3131 عند I_F=2 مللي أمبير. تحدد إحداثيات CIE 1931 هذه نقطة اللون للضوء الأبيض على مخطط اللونية.
• جهد التشغيل الأمامي (V_F):من 2.25 إلى 2.95 فولت عند I_F=2 مللي أمبير. انخفاض الجهد عبر LED عند مرور التيار. يُطبق نظام تصنيف هنا أيضًا.
• الجهد العكسي (V_Z):من 6 إلى 8 فولت عند I_Z=10 مللي أمبير. هذا هو جهد الزينر أو جهد الانهيار.مهم:لم يُصمم الجهاز للعمل العكسي؛ هذه المعلمة لأغراض الاختبار بالأشعة تحت الحمراء (IR) فقط.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (كحد أقصى) عند V_R=5 فولت. تيار التسرب الصغير عند تطبيق انحياز عكسي.
• جهد تحمل التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):2000 فولت (نموذج جسم الإنسان). يشير هذا إلى مستوى معتدل من الحماية ضد التفريغ الكهروستاتيكي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز (تصنيف) مصابيح LED بناءً على معلمات رئيسية. يستخدم طراز LTSA-S020ZWETA نظامًا ثلاثي الرموز: Vf / Iv / اللون (مثال: E3 / S2 / LL).

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي (Vf)

يتم تصنيف مصابيح LED إلى فئات (من E1 إلى E7) بناءً على جهد التشغيل الأمامي عند 2 مللي أمبير. لكل فئة نطاق 0.1 فولت، مع تسامح إجمالي ±0.1 فولت لكل فئة. على سبيل المثال، تغطي الفئة E3 جهد Vf من 2.45 فولت إلى 2.55 فولت.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)

يتم فرز مصابيح LED إلى فئات (S1, S2, T1, T2) بناءً على سطوعها عند 2 مللي أمبير. تمثل الفئات مستويات شدة متزايدة، حيث تقدم الفئة T2 أعلى إخراج (من 355 إلى 450 ملي كانديلا). التسامح لكل فئة هو ±11%.

3.3 تصنيف اللون (الإحداثيات اللونية)

هذا هو معلمة التصنيف الأكثر تعقيدًا. يتم فرز مصابيح LED بناءً على إحداثيات اللونية CIE (x, y) المقاسة عند 2 مللي أمبير. تقدم ورقة البيانات جدولًا تفصيليًا برموز الفئات (مثل JL, JK, KL, LL, LK, ML, MK, NL, NK, OL, OK, PL, PK) محددة بمناطق رباعية على مخطط اللونية. يتم تحديد كل منطقة بأربع نقاط إحداثية (x, y). التسامح للون (x, y) داخل الفئة هو ±0.01. يتم تضمين رسم بياني لمخطط اللونية عادةً لتصور هذه الفئات.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات منحنيات خصائص نموذجية للمساعدة في فهم التصميم.

4.1 التوزيع المكاني

يوضح الرسم البياني القطبي (الشكل 2) نمط الإشعاع المكاني لـ LED. يتم تأكيد زاوية الرؤية البالغة 120 درجة من خلال هذا المنحنى، مما يوضح كيف تختلف شدة الضوء مع الزاوية من المحور المركزي. هذا أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب أنماط إضاءة محددة.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق LED مع مخطط عبوة SMD قياسي. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم الجسم، وتباعد الأطراف، والارتفاع الكلي. يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح نموذجي ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. لون العدسة أصفر، بينما مادة شريحة مصدر الضوء هي InGaN، تنتج ضوءًا أبيض.

5.2 مساحة اللحام الموصى بها على اللوحة المطبوعة (PCB)

يتم توفير مخطط بصمة يوضح تخطيط مساحة النحاس الموصى بها على اللوحة المطبوعة (PCB) للحصول على لحام موثوق. يتضمن هذا حجم وشكل وتباعد مساحة اللحام لضمان تكوين وصلة لحام مناسبة أثناء إعادة التدفق والتلاصق الميكانيكي الجيد.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 منحنى لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR Reflow)

يتم توفير منحنى مقترح لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، متوافق مع معيار J-STD-020. يحدد هذا المنحنى المعلمات الحرجة لفرن إعادة التدفق: درجة حرارة وزمن التسخين المسبق، ومعدل زيادة درجة الحرارة، ودرجة الحرارة القصوى، والزمن فوق درجة الانصهار (TAL)، ومعدل التبريد. الالتزام بهذا المنحنى ضروري لمنع التلف الحراري لعبوة LED.

6.2 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المواد الكيميائية المحددة فقط. توصي ورقة البيانات بالغمر في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف مادة عبوة LED.

6.3 ظروف التخزين

• العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند درجة حرارة ≤30°C ورطوبة نسبية ≤70%. تبلغ مدة صلاحية المنتج سنة واحدة عند تخزينه في كيسه الأصلي المضاد للرطوبة مع مجفف.
• العبوة المفتوحة:للمكونات التي تم إزالتها من تغليفها الأصلي، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30°C و 60% رطوبة نسبية. يوصى بشدة أن تخضع هذه المكونات (ذات "عمر الأرضية") لعملية لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام) من التعرض لتجنب التلف الناجم عن الرطوبة (ظاهرة "الفشار") أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED على شريط ناقل بارز قياسي في الصناعة.

• عرض الشريط:12 مم.
• قطر البكرة:7 بوصات.
• الكمية لكل بكرة:2000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية التعبئة:500 قطعة للكميات المتبقية.
• يتوافق التغليف مع مواصفات EIA-481-1-B. يتم إغلاق الشريط بشريط غطاء، ويُسمح بحد أقصى اثنين من المكونات المفقودة المتتالية.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED مناسب لمصابيح المؤشر العامة، وعروض الحالة، والإضاءة الخلفية في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية. يشير ذكره المحدد في ملحقات المركبات الهندسية إلى الاستخدام في مؤشرات لوحة القيادة، أو الإضاءة الخلفية لوحة التحكم، أو إضاءة الملحقات الخارجية حيث يكون الضوء الأبيض المصفر مطلوبًا لأسباب جمالية أو لمتطلبات وظيفية محددة.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا محددًا للتيار على التوالي أو دائرة تشغيل بتيار ثابت. لا تقم بالاتصال مباشرة بمصدر جهد. أقصى تيار تشغيل أمامي مستمر هو 30 مللي أمبير.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (100 ميغاواط كحد أقصى)، فإن ضمان مساحة نحاس كافية على اللوحة المطبوعة (PCB) أو ثقوب حرارية (Thermal Vias) يمكن أن يساعد في الحفاظ على درجات حرارة تقاطع منخفضة، مما يعزز طول العمر وإخراج الضوء المستقر.
• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):على الرغم من تصنيفه لـ 2 كيلو فولت HBM، يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية البالغة 120 درجة تشتيتًا واسعًا. للضوء المركز، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات، أدلة ضوئية).

9. تحذيرات وملاحظات الموثوقية

مصابيح LED الموصوفة مخصصة للمعدات الإلكترونية العادية. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (مثل الطيران، الأجهزة الطبية، أنظمة سلامة النقل)، فإن التشاور والتأهيل المحددين يتجاوزان ورقة البيانات القياسية هذه إلزاميان. لم يُصمم الجهاز للعمل بجهد عكسي في دائرة التطبيق.

10. المقارنة التقنية والتحديد

يضع هذا LED نفسه كمكون SMD متعدد الأغراض وفعال من حيث التكلفة. تشمل المميزات الرئيسية مزيج اللون المحدد (أبيض مع عدسة صفراء)، والإشارة إلى التأهيل وفقًا لـ AEC-Q101 (شائع في السياقات السياراتية)، والمعالجة المسبقة إلى MSL 2a لتحسين مقاومة الرطوبة أثناء اللحام. مقارنةً بمصابيح LED فائقة السطوع أو ذات الزاوية الضيقة، فإنه يوفر مزيجًا متوازنًا من سطوع كافٍ، وزاوية رؤية واسعة جدًا، وميزات موثوقية قياسية مناسبة للتطبيقات التجارية ذات الحجم الكبير.

11. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما الفرق بين لون العدسة ولون المصدر؟

ج: لون المصدر (أبيض، من شريحة InGaN) هو الضوء الناتج داخليًا. تعمل العدسة الصفراء كمرشح / مادة تغليف، مما يعطي اللون للضوء المنبعث النهائي، مما يؤدي إلى مظهر أبيض دافئ أو أبيض مصفر.

س: كيف أختار الفئة المناسبة لتطبيقي؟

ج: للتطبيقات التي يكون فيها اتساق اللون حاسمًا (مثل مصفوفات LED متعددة)، حدد فئة لون ضيقة (مثل LL) وربما فئة Vf ضيقة. لمؤشرات فردية حيث يكون السطوع المطلق هو المفتاح، حدد فئة Iv أعلى (T1 أو T2). يمكن لمزودك توفير الفئات المتاحة في المخزون.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: نعم، 30 مللي أمبير هو أقصى تيار تشغيل أمامي مستمر مقنن. ومع ذلك، للحصول على أطول عمر تشغيلي أمثل ومراعاة ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، يُوصى غالبًا بالتشغيل بتيار أقل (مثل 20 مللي أمبير) وسيوفر سطوعًا كافيًا للعديد من التطبيقات.

س: لماذا تكون ظروف التخزين بعد فتح الكيس صارمة جدًا (168 ساعة)؟

ج: يمكن أن تمتص عبوات SMD الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن أن تتبخر هذه الرطوبة المحبوسة بسرعة، مما يتسبب في انفصال داخلي أو تشقق (ظاهرة "الفشار"). عمر الأرضية البالغ 168 ساعة هو أقصى وقت تعرض آمن للمكونات المصنفة MSL 2a قبل أن يجب إعادة تجفيفها لإزالة الرطوبة.

12. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات حالة لوحدة تحكم صناعية.تتطلب اللوحة مصابيح LED متعددة لإظهار حالة الطاقة، والعطل، والاستعداد. يختار المصمم طراز LTSA-S020ZWETA لزاوية رؤيته الواسعة، مما يضمن الرؤية من زوايا مختلفة في غرفة التحكم. لضمان سطوع ولون موحدين عبر جميع المؤشرات، يحدد المصمم فئة شدة إضاءة واحدة (مثل T2) وفئة لون واحدة (مثل LL) في قائمة المواد (BOM). يتم اختيار تيار ثابت بقيمة 20 مللي أمبير لكل LED، باستخدام مقاوم بسيط محسوب من جهد Vf النموذجي (من فئة Vf المختارة، مثل 2.5 فولت لـ E3) وجهد التغذية. يتبع تخطيط اللوحة المطبوعة (PCB) بصمة مساحة اللحام الموصى بها، ويستخدم مصنع التجميع منحنى إعادة التدفق الخالي من الرصاص المقدم. يتم استخدام المكونات خلال عمر الأرضية البالغ 168 ساعة بعد فتح الكيس.

13. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء عندما يمر تيار كهربائي عبرها. تسمى هذه الظاهرة بالانبعاث الكهروضوئي. في طراز LTSA-S020ZWETA، المنطقة النشطة مصنوعة من مواد نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، والتي تم هندستها لبعث فوتونات في طيف الأزرق / فوق البنفسجي. تمتص طبقة الفسفور داخل العبوة جزءًا من هذا الضوء الأساسي وتعيد إصداره كضوء أصفر. يؤدي مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المحول إلى إدراك الضوء الأبيض. تقوم العدسة الإيبوكسية الخارجية ذات اللون الأصفر بتعديل درجة حرارة اللون بشكل أكبر وتوفر الحماية البيئية والتشكيل الميكانيكي لحزمة الضوء.

14. اتجاهات التكنولوجيا

تواصل صناعة الإلكترونيات الضوئية التقدم في عدة مجالات رئيسية ذات صلة بمثل هذه المكونات: زيادة الفعالية الضوئية (مزيد من إخراج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية)، وتحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI) لمصابيح LED البيضاء، وموثوقية أعلى تحت الظروف البيئية القاسية (درجة حرارة أعلى، رطوبة). تشمل اتجاهات التغليف التصغير، وتحسين ركائز الإدارة الحرارية، وتحكم بصري أكثر دقة متكامل في العبوة. علاوة على ذلك، هناك دافع قوي نحو مستويات أعلى من التوحيد القياسي في الاختبار، والتصنيف (Binning)، والتأهيل للموثوقية (مثل AEC-Q101) لتلبية متطلبات أسواق السيارات والصناعة.