ورقة بيانات LED LTLM11KF1H310U SMT CBI - لون كهرماني - جهد أمامي نموذجي 2.0 فولت - قدرة تبديد قصوى 72 ميلي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTLM11KF1H310U مؤشرًا للوحة الدوائر (CBI) مصممًا لعمليات التجميع بتقنية التركيب السطحي (SMT). يتكون من علبة (حامل) بلاستيكية سوداء بزاوية قائمة تتكامل مع ثنائي باعث للضوء. تم تصميم هذا المكون للتطبيقات التي تتطلب مؤشر حالة واضح على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs).

1.1 الميزات الأساسية

• التوافق مع SMT:مصمم لعمليات اللحام الآلي (Pick-and-Place) واللحام بالريفلو.
• تحسين التباين:تعمل مادة العلبة السوداء على تحسين نسبة التباين البصري للمؤشر المضاء مقابل خلفية اللوحة.
• كفاءة عالية:يقدم استهلاكًا منخفضًا للطاقة مع كفاءة إضاءة عالية.
• الامتثال البيئي:هذا منتج خالٍ من الرصاص ومتوافق مع توجيهية RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• التصميم البصري:يستخدم شريحة أشباه موصلات من AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم) تشع ضوءًا كهرمانيًا، مقترنة بعدسة بيضاء مشتتة لتوفير زاوية مشاهدة واسعة وموحدة.
• الموثوقية:تخضع الأجهزة لتكييف مسبق معجل لمستوى الحساسية للرطوبة JEDEC MSL 3، مما يضمن متانة ضد التلف الناجم عن الرطوبة أثناء اللحام.

1.2 التطبيقات المستهدفة

مصباح LED المؤشر هذا مناسب لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية، بما في ذلك:

• ملحقات الكمبيوتر واللوحات الأم
• أجهزة الاتصالات ومعدات الشبكات
• الإلكترونيات الاستهلاكية
• أنظمة التحكم الصناعية وأجهزة القياس

2. تحليل المعلمات التقنية

يتم تعريف جميع المواصفات عند درجة حرارة محيطة (TA) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.

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):72 ميلي واط كحد أقصى.
• تيار الذروة الأمامي (IFP):80 مللي أمبير كحد أقصى. تنطبق هذه القيمة تحت ظروف النبض مع دورة عمل ≤ 1/10 وعرض نبضة ≤ 0.1 مللي ثانية.
• التيار الأمامي المستمر (IF):30 مللي أمبير تيار مستمر كحد أقصى.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -40°C إلى +85°C.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40°C إلى +100°C.
• درجة حرارة اللحام:يتحمل 260°C لمدة أقصاها 5 ثوانٍ أثناء لحام الريفلو.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية تحت ظروف الاختبار القياسية.

• شدة الإضاءة (Iv):8.7 مللي كانديلا (الحد الأدنى)، 30 مللي كانديلا (نموذجي)، 50 مللي كانديلا (الحد الأقصى) عند تيار أمامي (IF) قدره 10 مللي أمبير. يتم وضع رمز تصنيف Iv على كل كيس تعبئة لأغراض التصنيف (Binning).
• زاوية المشاهدة (2θ1/2):40 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية القصوى.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λP):608 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λd):598 نانومتر (الحد الأدنى)، 605 نانومتر (نموذجي)، 612 نانومتر (الحد الأقصى) عند IF=10 مللي أمبير. هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد اللون (الكهرماني).
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):18 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي (VF):1.8 فولت (الحد الأدنى)، 2.0 فولت (نموذجي)، 2.6 فولت (الحد الأقصى) عند IF = 10 مللي أمبير.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت.ملاحظة مهمة:لم يتم تصميم هذا الجهاز للعمل تحت انحياز عكسي؛ حالة الاختبار هذه هي للتعريف فقط.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يستخدم المنتج نظام تصنيف (Binning) لضمان اتساق اللون والأداء.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة (Iv) إلى مجموعات (Bins)، مع طباعة رمز المجموعة المحدد على كيس تعبئة المنتج. يسمح هذا للمصممين باختيار مصابيح LED ذات مستويات سطوع متسقة لتطبيقاتهم، وهو أمر بالغ الأهمية للوحات المؤشرات المتعددة حيث يكون المظهر الموحد مطلوبًا.

3.2 تصنيف الطول الموجي

يتم تحديد الطول الموجي السائد (λd) بنطاق من 598 نانومتر إلى 612 نانومتر. على الرغم من عدم تفصيله بشكل صريح كمجموعات منفصلة في ورقة البيانات هذه، تشير قيم الحد الأدنى/النموذجي/الأقصى إلى التباين المتحكم فيه في نقطة اللون (درجة اللون) عبر دفعات الإنتاج. للتطبيقات ذات متطلبات اللون الصارمة، يوصى باستشارة الشركة المصنعة لتوفر مجموعات محددة.

4. تحليل منحنيات الأداء

توضح منحنيات الأداء النموذجية (المشار إليها في ورقة البيانات) العلاقة بين المعلمات الرئيسية. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة هنا، يتم تحليل آثارها.

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

يظهر منحنى I-V لـ LED من نوع AlInGaP عادةً علاقة أسية. الجهد الأمامي المحدد (VF) البالغ 2.0 فولت نموذجيًا عند 10 مللي أمبير هو معلمة تصميم رئيسية لحساب قيمة المقاوم المحدد للتيار في دائرة التشغيل.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

تزداد شدة الإضاءة عمومًا بشكل خطي مع التيار الأمامي في نطاق التشغيل العادي (حتى التيار المستمر المقنن). التشغيل فوق 10 مللي أمبير سينتج سطوعًا أعلى ولكنه يزيد أيضًا من تبديد الطاقة ودرجة حرارة التقاطع، مما قد يؤثر على العمر الافتراضي وتحول اللون.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

أداء LED حساس لدرجة الحرارة. تنخفض شدة الإضاءة لمصابيح LED من نوع AlInGaP عادةً مع زيادة درجة حرارة التقاطع. يحدد نطاق درجة حرارة التشغيل المحدد من -40°C إلى +85°C الظروف المحيطة التي يتم فيها ضمان المواصفات المنشورة.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد الخارجية

يتميز الجهاز بتكوين تركيب بزاوية قائمة (90 درجة)، مما يسمح بانبعاث الضوء بشكل موازٍ لسطح اللوحة. هذا مثالي للوحات مضاءة من الحافة أو مؤشرات الحالة التي تُشاهد من جانب العلبة. يتم تحديد مادة العلبة على أنها بلاستيك أسود. التسامحات الأبعاد الحرجة هي ±0.25 مم ما لم يُلاحظ خلاف ذلك على الرسم الميكانيكي التفصيلي المقدم في ورقة البيانات.

5.2 تحديد القطبية

كجهاز للتركيب السطحي، يتم الإشارة إلى القطبية من خلال التصميم المادي لبصمة المكون على الشريط والبكرة والتخطيط المقابل للنقاط (Pads) على اللوحة. يجب على المصممين الالتزام الصارم بنمط المساحة الموصى به لضمان الاتجاه الصحيح أثناء التجميع الآلي ولمنع الانحياز العكسي.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ظروف التخزين

• الكيس المغلق:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية (RH). العمر الافتراضي في كيس الحاجز الرطوبي (MBB) المغلق مع مجفف هو سنة واحدة.
• الكيس المفتوح:إذا تم فتح كيس MBB، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30°C و 60% RH. يجب إخضاع المكونات لللحام بالريفلو بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام) من التعرض. للتخزين لأكثر من 168 ساعة، يوصى بشدة بالتجفيف (Baking) لمدة 48 ساعة عند 60°C قبل تجميع SMT لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع تلف "انفجار الفشار" أثناء الريفلو.

6.2 ملف لحام الريفلو

يوصى بملف ريفلو متوافق مع JEDEC لضمان وصلات لحام موثوقة دون الإضرار بـ LED. تشمل المعلمات الرئيسية من الملف:

• التسخين المسبق/النقع:من 150°C إلى 200°C على أقصى 100 ثانية.
• الوقت فوق السائل (T_L=217°C):من 60 إلى 150 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى (T_P):260°C كحد أقصى.
• الوقت ضمن 5°C من درجة حرارة التصنيف المحددة (T_C=255°C):30 ثانية كحد أقصى.
• إجمالي الوقت من 25°C إلى القمة:5 دقائق كحد أقصى.

تحذير:تجاوز درجة الحرارة القصوى أو وقت التعرض للحرارة يمكن أن يسبب تشوه العدسة البلاستيكية أو فشل كارثي لشريحة LED.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول فقط مثل كحول الأيزوبروبيل (IPA). قد تتلف المنظفات الكيميائية القاسية أو العدوانية العلبة البلاستيكية أو العدسة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

• الشريط الحامل:يتم توريد المكونات على بكرات مقاس 13 بوصة. الشريط الحامل مصنوع من سبيكة البوليستيرين الموصلة السوداء، بسمك 0.40 مم ±0.06 مم.
• الكمية لكل بكرة:1,400 قطعة.
• الصندوق الداخلي:يحتوي على 3 بكرات (إجمالي 4,200 قطعة)، كل منها مغلق في كيس حاجز رطوبي (MBB) مع مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة.
• الصندوق الخارجي:يحتوي على 10 صناديق داخلية (إجمالي 42,000 قطعة).

7.2 رقم القطعة

رقم القطعة الأساسي هوLTLM11KF1H310U. يحدد هذا الرمز الأبجدي الرقمي بشكل فريد سمات المنتج المحددة، بما في ذلك نوع العبوة واللون ومجموعة السطوع ورموز التصنيع الأخرى.

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تصميم دائرة التشغيل

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان إخراج ضوئي مستقر وثابت، يجب تشغيلها بواسطة مصدر تيار أو، بشكل أكثر شيوعًا، مصدر جهد مع مقاوم محدد للتيار على التوالي.

الدائرة الموصى بها:طريقة تشغيل بسيطة وفعالة هي توصيل الـ LED على التوالي مع مقاوم إلى مصدر جهد مستمر (V_CC). يمكن حساب قيمة المقاوم (R_S) باستخدام قانون أوم: R_S= (V_CC- V_F) / I_F، حيث V_Fهو الجهد الأمامي لـ LED (استخدم 2.0 فولت نموذجيًا هامش تصميم) و I_Fهو التيار الأمامي المطلوب (مثلاً، 10 مللي أمبير).

ملاحظة حرجة للتوصيلات على التوازي:عند تشغيل عدة مصابيح LED من مصدر جهد واحد،يوصى بشدةباستخدام مقاوم محدد للتيار منفصل لكل LED. لا يُنصح بتوصيل مصابيح LED مباشرة على التوازي بدون مقاومات فردية بسبب التباين الطبيعي في الجهد الأمامي (V_F) من جهاز لآخر. يمكن أن يتسبب هذا التباين في اختلال كبير في التيار، حيث قد يسحب أحد مصابيح LED تيارًا أكبر بكثير من الآخرين، مما يؤدي إلى سطوع غير متساوٍ وإجهاد محتمل وفشل LED ذي أقل V_F.

8.2 إدارة الحرارة

بينما تبديد الطاقة منخفض نسبيًا (72 ميلي واط كحد أقصى)، فإن التصميم الحراري المناسب يطيل عمر LED ويحافظ على استقرار اللون. تأكد من أن اللوحة بها مساحة نحاسية كافية متصلة بمناطق التوصيل الحراري لـ LED (إن وجدت) أو منطقة اللوحة العامة لتعمل كمشتت حراري، خاصة عند التشغيل بتيارات أعلى أو في درجات حرارة محيطة مرتفعة.

9. المقارنة والتمييز التقني

يميز هذا الـ LED SMT CBI نفسه من خلال عدة سمات رئيسية:

• عامل الشكل بزاوية قائمة:على عكس مصابيح LED ذات المنظر العلوي التي تشع الضوء بشكل عمودي على اللوحة، فإن هذا التصميم بزاوية قائمة هو الأمثل للتطبيقات ذات الانبعاث الجانبي، مما يوفر مساحة رأسية داخل العلبة.
• تقنية AlInGaP:يوفر استخدام AlInGaP للانبعاث الكهرماني كفاءة عالية وتشبع لون ممتاز مقارنة بالتقنيات القديمة مثل GaP المصفى.
• العدسة البيضاء المشتتة:توفر العدسة المشتتة زاوية مشاهدة واسعة وموحدة (40 درجة) وتلطف مظهر الشريحة الساطعة، مما يخلق ضوء مؤشر لطيف.
• تصنيف JEDEC MSL3:يوفر التكييف المسبق لمستوى الحساسية للرطوبة 3 ضمانًا للموثوقية في بيئات تجميع SMT القياسية.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 ما هو الغرض من العلبة السوداء؟

تخدم العلبة السوداء وظيفتين رئيسيتين: 1) تزيد التباين البصري بين LED المضاء والمنطقة المحيطة، مما يجعل المؤشر أكثر وضوحًا. 2) تساعد في منع تسرب الضوء أو "التداخل" بين المؤشرات المجاورة على لوحة مكتظة.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بتيار 20 مللي أمبير بدلاً من 10 مللي أمبير؟

نعم، الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 30 مللي أمبير. التشغيل بتيار 20 مللي أمبير سينتج شدة إضاءة أعلى من حالة الاختبار 10 مللي أمبير. ومع ذلك، يجب عليك إعادة حساب قيمة المقاوم على التوالي وفقًا لذلك، والتأكد من أن إجمالي تبديد الطاقة (V_F* I_F) لا يتجاوز 72 ميلي واط، والنظر في التأثير المحتمل على الموثوقية طويلة المدى بسبب زيادة درجة حرارة التقاطع.

10.3 لماذا يلزم التجفيف (Baking) إذا تم فتح الكيس لأكثر من 168 ساعة؟

يمكن أن تمتص عبوات البلاستيك السطحية الرطوبة من الغلاف الجوي. أثناء عملية لحام الريفلو عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحتبسة أن تتبخر بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا قد يؤدي إلى تقشير العبوة، أو تشقق الشريحة، أو تلف وصلات الأسلاك - وهي ظاهرة تُعرف باسم "انفجار الفشار". يزيل التجفيف عند 60°C لمدة 48 ساعة هذه الرطوبة الممتصة بأمان قبل أن يخضع المكون للريفلو.

11. مثال تصميمي عملي

السيناريو:تصميم مؤشر "تشغيل" لجهاز يعمل بجهد 5 فولت. الهدف هو تشغيل LED بتياره النموذجي البالغ 10 مللي أمبير.

1. اختيار المكون:اختر LTLM11KF1H310U لضوئه الكهرماني بزاوية قائمة.
2. حساب المقاوم على التوالي: R_S= (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2.0V) / 0.010A = 300 أوم. أقرب قيمة مقاوم قياسية E24 هي 300Ω أو 330Ω. استخدام 330Ω سينتج عنه تيار أقل قليلاً: I_F≈ (5V - 2.0V) / 330Ω ≈ 9.1 مللي أمبير، وهو آخروضمن المواصفات.
3. فحص تبديد الطاقة:في المقاوم: P_R= I_F²* R = (0.0091)²* 330 ≈ 0.027 واط (مقاوم قياسي 1/8 واط أو 1/10 واط كافٍ). في الـ LED: P_LED= V_F* I_F≈ 2.0V * 0.0091A ≈ 18.2 ميلي واط، أقل بكثير من الحد الأقصى 72 ميلي واط.
4. تخطيط اللوحة:ضع المكون وفقًا لنمط المساحة الموصى به. تأكد من تطابق القطبية (الأنود/الكاثود) مع البصمة. وفر بعض المساحات النحاسية الصغيرة حول النقاط (Pads) لتبديد الحرارة الطفيف.

12. مبدأ التشغيل

يعمل هذا الـ LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في تقاطع p-n أشباه الموصلات. المنطقة النشطة مكونة من AlInGaP. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج للتقاطع، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من الطبقات من النوع n والنوع p على التوالي. تعيد هذه حاملات الشحن تجميعها بشكل إشعاعي، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الكهرماني (~605 نانومتر). ثم يتم تشكيل الضوء المُنتج وتشتته بواسطة العدسة البلاستيكية البيضاء المدمجة لتحقيق زاوية المشاهدة والمظهر المطلوبين.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتبع تطوير مصابيح LED المؤشر مثل هذا الاتجاهات الأوسع في الإلكترونيات الضوئية وتجميع SMT:

• زيادة الكفاءة:تهدف تحسينات علوم المواد المستمرة إلى إنتاج كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل وحدة من قوة الإدخال الكهربائية)، مما يسمح بتيارات تشغيل أقل وتقليل استهلاك طاقة النظام.
• التصغير:هناك دفع مستمر نحو بصمات عبوات وأطوال أصغر لاستيعاب الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية التي تتقلص باستمرار.
• تعزيز الموثوقية:تساهم التحسينات في مواد التغليف وتقنيات ربط الشريحة ومقاومة الرطوبة (تصنيفات MSL أعلى) في إطالة العمر التشغيلي والمتانة في البيئات القاسية.
• التكامل:يوجد اتجاه نحو دمج وظائف إضافية، مثل مقاومات تحديد التيار المدمجة ("LEDs مزودة بمقاوم") أو حتى مشغلات IC داخل العبوة، مما يبسط تصميم الدائرة وتخطيط اللوحة.