ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-C990KSKT-BL - الأبعاد 3.2x2.8x1.9 مم - الجهد 1.8-2.4 فولت - الطاقة 62.5 ملي واط - اللون الأصفر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لمصباح LED طراز LTST-C990KSKT-BL من نوع الأجهزة السطحية التركيب (SMD). مصمم للتجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، هذا المكون مثالي للتطبيقات ذات المساحة المحدودة عبر مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا المصباح LED بصمته الصغيرة، وإخراج السطوع العالي من شريحة أشباه الموصلات AlInGaP، والتوافق الكامل مع آليات التركيب واللصق الآلي وعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR). تم تصميمه ليلبي معايير التوافق مع RoHS. تطبيقاته المستهدفة متنوعة، تشمل معدات الاتصالات (مثل الهواتف اللاسلكية والمحمولة)، وأجهزة أتمتة المكاتب مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأنظمة الشبكات، والأجهزة المنزلية، وإضاءة اللافتات أو الرموز الداخلية. تشمل الاستخدامات المحددة الإضاءة الخلفية للأزرار أو لوحة المفاتيح، ومؤشرات الحالة، والعروض الدقيقة، ومصابيح الإشارات العامة.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

تشرح الأقسام التالية المعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية الحرجة التي تحدد نطاق أداء المصباح LED.

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي. عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C: الحد الأقصى لتيار التوصيل الأمامي المستمر (IF) هو 25 مللي أمبير. يمكن للجهاز تحمل تيار أمامي ذروة أعلى يبلغ 60 مللي أمبير، ولكن فقط في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. أقصى جهد عكسي مسموح به (VR) هو 5 فولت. يجب ألا تتجاوز تبديد الطاقة الإجمالي 62.5 ملي واط. نطاق درجة حرارة التشغيل من -30°C إلى +85°C، بينما يمتد نطاق درجة حرارة التخزين من -40°C إلى +85°C. يمكن للمكون تحمل لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء بدرجة حرارة ذروة تبلغ 260°C لمدة 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه الخصائص في ظل ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C، IF=20 مللي أمبير) وتمثل الأداء النموذجي. تتراوح شدة الإضاءة (Iv)، وهي مقياس للسطوع الملحوظ، من حد أدنى 450.0 مللي كانديلا إلى حد أقصى 1120.0 مللي كانديلا. زاوية الرؤية، المُعرَّفة على أنها 2θ1/2 حيث تكون الشدة نصف القيمة المحورية، هي 75 درجة، مما يشير إلى نمط حزمة ضوئية واسع نسبيًا. طول موجة الانبعاث الذروة (λP) هو نموذجيًا 591.0 نانومتر. يتم تحديد الطول الموجي السائد (λd)، الذي يحدد نقطة اللون الملحوظة على مخطط لونية CIE، بين 584.5 نانومتر و 594.5 نانومتر، مما يضعه بقوة في المنطقة الصفراء من الطيف. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو حوالي 15 نانومتر. يتراوح جهد التوصيل الأمامي (VF) عند 20 مللي أمبير من 1.8 فولت إلى 2.4 فولت. الحد الأقصى للتيار العكسي (IR) عند 5 فولت هو 10 ميكرو أمبير.

2.3 الاعتبارات الحرارية

على الرغم من عدم تفصيلها بوضوح في منحنيات المقتطف المقدم، فإن أقصى تبديد للطاقة يبلغ 62.5 ملي واط ونطاق درجة حرارة التشغيل المحدد هما معلمان حراريان رئيسيان. يجب على المصممين التأكد من أن تخطيط PCB والبيئة التطبيقية تسمح بتبديد حراري كافٍ للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود الآمنة، حيث أن تجاوز التصنيفات القصوى سيؤدي إلى تدهور الأداء وعمر التشغيل.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على المعلمات المقاسة. يسمح هذا النظام للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات التطبيق المحددة.

3.1 تصنيف جهد التوصيل الأمامي (VF)

للنوع الأصفر، يتم فرز جهد التوصيل الأمامي إلى مجموعتين عند تيار اختبار 20 مللي أمبير: المجموعة F2 (1.80 فولت إلى 2.10 فولت) والمجموعة F3 (2.10 فولت إلى 2.40 فولت). التسامح لكل مجموعة هو ±0.1 فولت. يساعد اختيار مصابيح LED من نفس مجموعة VF في الحفاظ على توزيع تيار موحد عند توصيل أجهزة متعددة على التوازي.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)

يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى مجموعتين: المجموعة U (450.0 مللي كانديلا إلى 710.0 مللي كانديلا) والمجموعة V (710.0 مللي كانديلا إلى 1120.0 مللي كانديلا). التسامح هو ±15% من نطاق المجموعة. هذا يسمح بالاختيار بناءً على مستويات السطوع المطلوبة، حيث تقدم المجموعة V إخراجًا أعلى.

3.3 تصنيف اللون (الطول الموجي السائد)

الطول الموجي السائد، الذي يحدد الدرجة الدقيقة للون الأصفر، مقسم إلى أربع مجموعات: المجموعة H (584.5 نانومتر إلى 587.0 نانومتر)، المجموعة J (587.0 نانومتر إلى 589.5 نانومتر)، المجموعة K (589.5 نانومتر إلى 592.0 نانومتر)، والمجموعة L (592.0 نانومتر إلى 594.5 نانومتر). التسامح لكل مجموعة هو ±1 نانومتر. هذا التصنيف الدقيق حاسم للتطبيقات التي تتطلب مطابقة ألوان صارمة، مثل شاشات LED المتعددة أو مؤشرات الحالة حيث يكون اتساق اللون أمرًا بالغ الأهمية.

4. تحليل منحنيات الأداء

على الرغم من الإشارة إلى المنحنيات الرسومية المحددة ولكن عدم عرضها في النص، فإن المخططات النموذجية لمثل هذا الجهاز ستشمل ما يلي، مما يوفر رؤية أعمق للأداء في ظل ظروف مختلفة.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يظهر هذا المنحنى العلاقة غير الخطية بين التيار المتدفق عبر LED وانخفاض الجهد عبره. إنه ضروري لتصميم دائرة تحديد التيار (مثل المقاوم المتسلسل أو مشغل التيار الثابت) لضمان التشغيل المستقر عند مستوى السطوع المطلوب دون تجاوز الحد الأقصى لتصنيف التيار.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد إخراج الضوء مع زيادة التيار الأمامي. يكون خطيًا عادةً على مدى معين ولكنه سيشبع عند التيارات الأعلى. قد يوفر التشغيل بالقرب من أقصى تيار مستمر سطوعًا أعلى ولكنه يمكن أن يقلل الكفاءة ويسرع تدهور اللومن بمرور الوقت.

4.3 شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة

يوضح منحنى الخصائص هذا التأثير السلبي لارتفاع درجة حرارة التقاطع على إخراج الضوء. مع زيادة درجة الحرارة، تنخفض شدة الإضاءة بشكل عام. فهم هذا التخفيض في التصنيف أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في بيئات مرتفعة الحرارة لضمان الحفاظ على سطوع كافٍ.

4.4 التوزيع الطيفي

سيظهر الرسم الطيفي القدرة الإشعاعية النسبية المنبعثة كدالة للطول الموجي، متمركزة حول الذروة 591 نانومتر بعرض نصف يبلغ ~15 نانومتر. وهذا يؤكد الانبعاث الأصفر أحادي اللون لشريحة AlInGaP.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتم وضع LED في عبوة SMD قياسية متوافقة مع EIA. تشمل الأبعاد الرئيسية طول 3.2 مم، وعرض 2.8 مم، وارتفاع 1.9 مم. جميع التسامحات الأبعاد هي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتميز الجهاز بعدسة قبة شفافة تساعد في تحقيق زاوية الرؤية البالغة 75 درجة.

5.2 تخطيط وسادة التثبيت الموصى بها لـ PCB

يتم توفير نمط أرضي مقترح (Footprint) لتصميم PCB لضمان لحام موثوق ومحاذاة ميكانيكية مناسبة. الالتزام بهذا الشكل الهندسي الموصى به للوسادة أمر بالغ الأهمية لتحقيق حشوات لحام جيدة ومنع ظاهرة "الشمعدان" أثناء إعادة التدفق.

5.3 تحديد القطبية

يتم عادةً تمييز الطرف الكاثود (السالب) على جسم الجهاز، غالبًا عن طريق شق، أو نقطة خضراء، أو زاوية مقطوعة على العدسة أو العبوة. يجب مراعاة اتجاه القطبية الصحيح أثناء التجميع لضمان الوظيفة المناسبة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، يوصى بملف إعادة تدفق محدد. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الجسم القصوى 260°C، ويجب أن يقتصر الوقت فوق 260°C على 10 ثوانٍ كحد أقصى. يجب تعريض الجهاز لحد أقصى دورتين إعادة تدفق فقط في ظل هذه الظروف. يُنصح بمرحلة تسخين مسبق بين 150°C و 200°C لمدة تصل إلى 120 ثانية لتقليل الصدمة الحرارية. تتوافق هذه المعلمات مع معايير JEDEC لضمان وصلات لحام موثوقة دون الإضرار بعلبة LED.

6.2 تعليمات اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب الحفاظ على درجة حرارة طرف مكواة اللحام عند 300°C أو أقل. يجب أن يقتصر وقت التلامس لكل وصلة لحام على 3 ثوانٍ كحد أقصى، ويجب تنفيذ هذا مرة واحدة فقط لكل وصلة لمنع نقل الحرارة المفرط إلى شريحة أشباه الموصلات.

6.3 ظروف التخزين

يجب تخزين الأكياس الحساسة للرطوبة غير المفتوحة (MSL 3) عند ≤ 30°C و ≤ 90% رطوبة نسبية (RH) واستخدامها في غضون عام واحد. بمجرد فتح التغليف الأصلي المغلق، يجب تخزين مصابيح LED في بيئة لا تتجاوز 30°C و 60% RH. يوصى بشدة بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد بعد الفتح. للتخزين الأطول خارج الكيس الأصلي، يجب الاحتفاظ بالمكونات في حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو في مجفف مُطهر بالنيتروجين. إذا تم التخزين لأكثر من أسبوع خارج التغليف الأصلي، فإن التحميص عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل مطلوب قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

6.4 إجراءات التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول المحددة فقط مثل كحول الأيزوبروبيل (IPA) أو الكحول الإيثيلي. يجب غمر LED في درجة حرارة الغرفة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتلف المنظفات الكيميائية غير المحددة العدسة الإيبوكسية أو العلبة.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED في شريط ناقل بارز على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم)، وفقًا لمعايير ANSI/EIA-481. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. تم تصميم أبعاد جيوب الشريط لتثبيت المكون 3.2x2.8 مم بشكل آمن. يغلق شريط غطاء علوي الجيوب. الحد الأقصى المسموح به لعدد المكونات المفقودة المتتالية في الشريط هو اثنان. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، تتوفر كمية تعبئة دنيا تبلغ 500 قطعة للطلبات المتبقية.

8. توصيات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

يجب تشغيل LED بتيار ثابت أو عبر مقاوم محدد للتيار متصل على التوالي مع مصدر جهد. يمكن حساب قيمة المقاوم المتسلسل (R_s) باستخدام قانون أوم: R_s = (V_supply - V_F) / I_F، حيث V_F هو جهد التوصيل الأمامي لـ LED عند التيار المطلوب I_F (مثل 20 مللي أمبير). يضمن استخدام أقصى V_F وهو 2.4 فولت أن يكون حجم المقاوم محافظًا لتحديد التيار في جميع ظروف المجموعات.

8.2 اعتبارات واحتياطات التصميم

حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):حساس LED للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب أن تكون ضوابط ESD المناسبة موجودة أثناء التعامل والتجميع، بما في ذلك استخدام أساور المعصم المؤرضة، والحصائر المضادة للكهرباء الساكنة، والمعدات الآمنة من ESD.
التحكم في التيار:لا تقم بتوصيل LED مباشرة بمصدر جهد بدون تحديد تيار، لأن هذا سيسبب تدفق تيار مفرط، وارتفاع درجة حرارة فوري، وفشل كارثي.
إدارة الحرارة:تأكد من أن تخطيط PCB يوفر تخفيفًا حراريًا كافيًا، خاصة عند التشغيل عند أو بالقرب من أقصى تيار مستمر. تجنب وضع LED بالقرب من مصادر حرارة كبيرة أخرى.
نطاق التطبيق:تم تصميم هذا المكون لمعدات الإلكترونيات للأغراض العامة. لم يتم تصنيفه للتطبيقات التي قد يشكل فيها الفشل خطرًا مباشرًا على الحياة أو السلامة، مثل الطيران، أو دعم الحياة الطبي، أو أنظمة التحكم في النقل الحرجة دون استشارة وتأهيل مسبقين.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يميز LTST-C990KSKT-BL نفسه من خلال استخدامه لمادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لشريحة الانبعاث الضوئي. مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaP القياسي (فوسفيد الغاليوم)، تقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر (يصل إلى 1120 مللي كانديلا) لتيار معين. العدسة الشفافة، على عكس العدسة المنتشرة أو الملونة، تعظم استخراج الضوء وتساهم في زاوية الرؤية المحددة جيدًا البالغة 75 درجة. توافقه الكامل مع عمليات تجميع SMT الآلية عالية الحجم، بما في ذلك ملفات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القوية، يجعله خيارًا فعالاً من حيث التكلفة وموثوقًا لتصنيع الإلكترونيات الحديث.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟
ج: طول موجة الذروة (λP) هو الطول الموجي الفردي الذي تكون فيه الطاقة الضوئية المنبعثة قصوى (591 نانومتر نموذجيًا). الطول الموجي السائد (λd) مشتق من إحداثيات لون CIE ويمثل الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون النقي الذي يطابق اللون الملحوظ لـ LED (584.5-594.5 نانومتر). λd أكثر صلة بتحديد اللون.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 3.3 فولت؟
ج: نعم، لكن المقاوم المتسلسل إلزامي. باستخدام أقصى V_F وهو 2.4 فولت و I_F مستهدف 20 مللي أمبير، ستكون قيمة المقاوم R = (3.3V - 2.4V) / 0.02A = 45 أوم. سيكون المقاوم القياسي 47 أوم خيارًا مناسبًا، مما يؤدي إلى تيار أقل قليلاً.

س: لماذا التصنيف (Binning) مهم؟
ج: يضمن التصنيف الاتساق في الإنتاج. على سبيل المثال، استخدام مصابيح LED جميعها من المجموعة V لشدة الإضاءة والمجموعة K للطول الموجي يضمن أن جميع المؤشرات في لوحة سيكون لها سطوع متطابق تقريبًا ونفس درجة اللون الأصفر، وهو أمر بالغ الأهمية لجودة المنتج وجمالياته.

س: ماذا يعني "MSL 3" للتخزين؟
ج: مستوى الحساسية للرطوبة 3 يشير إلى أن الجهاز المعبأ يمكن تعريضه لظروف أرضية المصنع (≤ 30°C/60% RH) لمدة تصل إلى 168 ساعة (7 أيام) قبل أن يحتاج إلى تحميص لإزالة الرطوبة التي قد تسبب تلفًا داخليًا أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة.

11. مثال عملي لاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة لموجه شبكة.
تتطلب اللوحة أربعة مصابيح LED صفراء للإشارة إلى حالة "الطاقة"، "الإنترنت"، "Wi-Fi"، و "الإيثرنت". لضمان مظهر موحد، يحدد المصمم مصابيح LED من المجموعة V (للحصول على سطوع عالي ومتسق) والمجموعة J (للحصول على درجة صفراء محددة). يتم تشغيل الدائرة من خط 5 فولت للموجه. يتم حساب المقاوم المتسلسل باستخدام أقصى V_F ليكون آمنًا: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 أوم. يتم وضع مقاوم 130 أوم، 1/8 واط على التوالي مع كل LED. يستخدم تخطيط PCB بصمة الوسادة الموصى بها ويتضمن أسنان تخفيف حرارية صغيرة على وسائد الكاثود. يتبع مصنع التجميع ملف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء المقدم. يظهر المنتج النهائي أربعة مؤشرات صفراء ساطعة ومطابقة تمامًا يمكن رؤيتها بوضوح من زاوية واسعة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في هذا LED على الإضاءة الكهربائية في شريحة أشباه الموصلات المكونة من AlInGaP. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد فجوة النطاق للشريحة (حوالي 2 فولت)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من طبقات أشباه الموصلات من النوع n والنوع p، على التوالي. تتحد حاملات الشحن هذه، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأصفر. تغلف العدسة الإيبوكسية الشفافة الشريحة، وتوفر الحماية الميكانيكية، وتشكل حزمة إخراج الضوء (زاوية رؤية 75 درجة)، وتعزز استخراج الضوء من مادة أشباه الموصلات.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

يمثل استخدام مادة AlInGaP لمصابيح LED الصفراء والبرتقالية والحمراء تقنية عالية الأداء راسخة، تقدم كفاءة وسطوعًا فائقين مقارنة بحلول GaAsP و GaP الأقدم. تركز الاتجاهات الحالية في مصابيح LED SMD على زيادة الكفاءة (لومن لكل واط)، وتحقيق تيارات دفع قصوى وتصنيفات طاقة أعلى في عبوات أصغر، وتحسين تجسيد الألوان والتشبع، وتعزيز الموثوقية في ظل الظروف البيئية القاسية. علاوة على ذلك، فإن التكامل مع المشغلات الذكية وتطوير مصابيح LED ذات عبوة على مستوى الشريحة (CSP) التي تلغي العبوة البلاستيكية التقليدية هي مجالات تقدم مستمرة. يستخدم المكون الموصوف هنا تقنية مثبتة وموثوقة محسنة للتصنيع عالي الحجم وفعال التكلفة في التطبيقات الاستهلاكية والصناعية السائدة.