ورقة بيانات مؤشر LED من نوع SMT CBI طراز LTL-M11KS1H310Q - LED أصفر مع عدسة بيضاء مشتتة - تيار أمامي 10 مللي أمبير - جهد أمامي نموذجي 2.5 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTL-M11KS1H310Q مؤشرًا للوحة الدوائر المطبوعة (CBI) بتقنية التركيب السطحي (SMT). يتكون من حاوية سوداء بلاستيكية بزاوية قائمة مُصممة لاستيعاب مصباح LED محدد. الوظيفة الأساسية لهذا المكون هي العمل كمؤشر حالة أو إشارة مرئية للغاية على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs). تشمل مزاياه الأساسية سهولة التجميع بفضل توافقه مع تقنية SMT وتصميمه القابل للتكديس لإنشاء مصفوفات، وتحسين التباين البصري الذي توفره الحاوية السوداء، والامتثال للمعايير البيئية كمنتج خالٍ من الرصاص ومتوافق مع RoHS. يتميز LED المدمج بشريحة أشباه موصلات صفراء من مادة AlInGaP مغلفة بعدسة بيضاء مشتتة، مما يوسع زاوية الرؤية ويخفف من شدة الضوء الخارج. يستهدف هذا المنتج التطبيقات في قطاعات الكمبيوتر، والاتصالات، والإلكترونيات الاستهلاكية، والمعدات الصناعية التي تتطلب حلول مؤشرات موثوقة ومنخفضة الطاقة.

2. تحليل المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم تحديد الجهاز للعمل تحت الظروف القصوى المطلقة التالية، مقاسة عند درجة حرارة محيطة (TA) تبلغ 25 درجة مئوية. قد يتسبب تجاوز هذه الحدود في حدوث تلف دائم.

• تبديد الطاقة (Pd):72 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للجهاز تبديدها بأمان على شكل حرارة.
• تيار الذروة الأمامي (IFP):80 مللي أمبير. يُسمح بهذا التيار فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل ≤ 1/10، عرض النبضة ≤ 0.1 مللي ثانية) ولا يجوز استخدامه للتشغيل المستمر بالتيار المستمر.
• تيار التيار المستمر الأمامي (IF):30 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر موصى به للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تم تصميم الجهاز للعمل ضمن هذا النطاق الواسع من درجات الحرارة.
• نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.
• درجة حرارة لحام الأطراف:260 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 5 ثوانٍ، مقاسة على بعد 2.0 مم (0.079 بوصة) من جسم المكون. هذه المواصفة حاسمة لعمليات اللحام الموجي أو اليدوي.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم تعريف معلمات الأداء الرئيسية عند TA=25 درجة مئوية وتيار اختبار قياسي (IF) قدره 10 مللي أمبير.

• الشدة الضوئية (Iv):تتراوح من حد أدنى 8.7 مللي كانديلا إلى قيمة نموذجية 25 مللي كانديلا وحد أقصى 50 مللي كانديلا. يتم تصنيف قيمة Iv الفعلية لوحدة معينة ووضع علامة عليها على عبوة التغليف الخاصة بها.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):40 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة الضوئية إلى نصف قيمتها القصوى (المحورية). العدسة البيضاء المشتتة هي المسؤولة عن تحقيق زاوية الرؤية هذه.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λP):592 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد له.
• الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 582 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 589 نانومتر (النموذجي) إلى 595 نانومتر (الحد الأقصى) عند IF=10 مللي أمبير. هذه المعلمة، المشتقة من مخطط لونية CIE، تحدد اللون المُدرك للضوء (الأصفر).
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي (VF):عادة 2.5 فولت، بحد أقصى 2.5 فولت عند IF=10 مللي أمبير. الحد الأدنى مدرج كـ 2.0 فولت.
• التيار العكسي (IR):الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. يُلاحظ صراحةً أن الجهاز غير مصمم للعمل تحت انحياز عكسي؛ حالة الاختبار هذه هي للتوصيف فقط.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى استخدام نظام تصنيف للمعايير البصرية الرئيسية لضمان الاتساق في تصميم التطبيق. تحتوي الشدة الضوئية (Iv) على رمز تصنيف يتم وضعه على كل كيس تغليف فردي. هذا يسمح للمصممين باختيار مكونات من فئة شدة محددة لتحقيق سطوع موحد عبر مؤشرات متعددة في النظام. وبالمثل، يتم تحديد الطول الموجي السائد (λd) بقيم الحد الأدنى/النموذجي/الحد الأقصى (582/589/595 نانومتر)، مما يعني وجود تباين في الإنتاج قد يتم فرزه إلى فئات. يجب على المصممين الرجوع إلى معلومات التعبئة أو الطلب المحددة للحصول على مكونات من الفئة المطلوبة لمطابقة اللون أو الشدة.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية الضرورية لفهم سلوك الجهاز في ظل ظروف غير قياسية. بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذا الجهاز تشمل عادةً:

• الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة شبه خطية عند التيارات الأعلى بسبب تأثيرات التسخين.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:يوضح خاصية V-I للدايود، وهي حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار.
• الشدة الضوئية النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح تخفيض تصنيف إخراج الضوء مع زيادة درجة حرارة الوصلة، وهو أمر حيوي لتطبيقات البيئات عالية الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند 592 نانومتر وعرض النصف 15 نانومتر.

تسمح هذه المنحنيات للمهندسين بالتنبؤ بالأداء في ظل ظروف تشغيلهم المحددة، مثل تشغيل LED بتيار غير 10 مللي أمبير أو في درجة حرارة محيطة غير 25 درجة مئوية.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

المكون عبارة عن حزمة SMT بزاوية قائمة. الحاوية (الغلاف) مصنوعة من البلاستيك الأسود. الملاحظات الميكانيكية الرئيسية هي:

• يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات مع البوصات بين قوسين.
• ينطبق تسامح عام قدره ±0.25 مم (±0.010 بوصة) ما لم يُذكر خلاف ذلك في الرسم البعدي.
• الـ LED نفسه أصفر، موجود داخل عدسة بيضاء مشتتة.
• المخطط الفيزيائي وأبعاد البصمة حاسمة لتخطيط PCB لضمان الملاءمة واللحام المناسبين. يسمح التصميم بزاوية قائمة بانبعاث الضوء بشكل موازٍ لسطح PCB، وهو مثالي للألواح المضاءة من الحواف أو مؤشرات الحالة المرئية من جانب التجميع.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 التخزين والتعامل

الجهاز حساس للرطوبة. في كيس الحاجز الرطوبي (MBB) الأصلي المغلق مع مجفف، يجب تخزينه عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية واستخدامه 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 تجفيفًا عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لمنع تلف "انفجار الفشار" أثناء إعادة التدفق.

6.2 عملية اللحام

يتم توفير تعليمات لحام مفصلة لمنع التلف الحراري أو الميكانيكي:

• لحام إعادة التدفق:يُسمح بحد أقصى دورتين لإعادة التدفق. يتم الرجوع إلى ملف درجة حرارة عينة متوافق مع معايير JEDEC، يتضمن عادةً مرحلة تسخين مسبق (150-200 درجة مئوية لمدة تصل إلى 120 ثانية) ودرجة حرارة ذروة موجة اللحام لا تتجاوز 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ.
• اللحام اليدوي/الموجي:عند استخدام مكواة لحام، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الطرف 350 درجة مئوية، ويجب تقييد وقت التلامس إلى 3 ثوانٍ كحد أقصى، مرة واحدة فقط. يجب الحفاظ على مسافة صغرى قدرها 2 مم بين نقطة اللحام وقاعدة العدسة/الحاوية.
• التنظيف:يوصى باستخدام كحول الأيزوبروبيل أو المذيبات الكحولية المماثلة إذا لزم الأمر التنظيف.
• الإجهاد الميكانيكي:أثناء التجميع، يجب استخدام الحد الأدنى من قوة التثبيت لتجنب الإجهاد على الأطراف أو الحاوية.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم تفصيل مواصفة التعبئة للتجميع الآلي:

• الشريط الحامل:يتم توريد المكونات على بكرات مقاس 13 بوصة. الشريط الحامل مصنوع من سبيكة البوليسترين الموصلة السوداء، بسمك 0.40 مم ±0.06 مم، مع تسامح تراكمي لمسافة 10 ثقوب ترس قدره ±0.20.
• سعة البكرة:تحتوي كل بكرة مقاس 13 بوصة على 1,400 قطعة.
• تعبئة الكرتون:يتم تعبئة بكرة واحدة مع بطاقة مؤشر الرطوبة ومجفف في كيس حاجز رطوبي واحد (MBB). يتم تعبئة ثلاثة أكياس MBB في كرتونة داخلية واحدة (إجمالي 4,200 قطعة). يتم تعبئة عشر كراتين داخلية في كرتونة خارجية واحدة (إجمالي 42,000 قطعة).
• رقم الجزء:رمز الطلب الأساسي هو LTL-M11KS1H310Q.

8. توصيات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند تشغيل عدة مصابيح LED على التوازي، يوصى بشدة باستخدام مقاومة تحديد تيار فردية على التوالي مع كل LED. تشير ورقة البيانات إلى "نموذج الدائرة (أ)" الذي يصور هذا التكوين: مصدر الطاقة (+) -> المقاوم -> أنود LED -> كاثود LED -> مصدر الطاقة (-). تعوض هذه الطريقة عن الاختلافات الطفيفة في الجهد الأمامي (VF) لمصابيح LED الفردية، مما يمنع احتكار التيار والإضاءة غير المتساوية. يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (جهد_المصدر - VF_LED) / التيار_المطلوب، حيث يجب ألا يتجاوز التيار_المطلوب أقصى تيار أمامي مستمر وهو 30 مللي أمبير.

8.2 اعتبارات التصميم

• إدارة الحرارة:بينما تبديد الطاقة منخفض (72 ملي واط كحد أقصى)، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في PCB أو تخفيف حراري حول وسادات اللحام يمكن أن يساعد في الحفاظ على درجات حرارة وصلة أقل، والحفاظ على الشدة الضوئية والعمر الطويل.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية 40 درجة والعدسة البيضاء المشتتة انبعاث ضوء واسع وناعم. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب حزمة ضوئية أكثر تركيزًا، قد تكون العدسات الخارجية أو أدلة الضوء ضرورية.
• القطبية:كدايود، فإن اتجاه الأنود/الكاثود الصحيح أمر أساسي. يجب أن يشير تصميم بصمة PCB بوضوح إلى القطبية لمنع أخطاء التجميع.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يتميز LTL-M11KS1H310Q من خلال تصميم حاوية SMT بزاوية قائمة المتكاملة. مقارنة بمصابيح LED الشريحية القياسية التي تُلحم مباشرة على اللوحة، تقدم حزمة CBI هذه حماية ميكانيكية لـ LED، وتسهل التعامل للتجميع، وتوجه بصري محدد. تحسن الحاوية السوداء نسبة التباين بشكل كبير، مما يجعل المؤشر يبدو أكثر إشراقًا وأكثر وضوحًا عند الإطفاء، وهي ميزة رئيسية مقارنة بالحاويات الشفافة أو البيضاء. يوفر استخدام تقنية AlInGaP للشريحة الصفراء كفاءة عالية واستقرارًا مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 هل يمكنني تشغيل هذا LED بدون مقاومة تحديد تيار؟

الإجابة:لا. لا يُنصح بتشغيل LED مباشرة من مصدر جهد ومن المحتمل أن يدمر الجهاز بسبب التيار الزائد. جهد LED الأمامي له معامل درجة حرارة سالب ويمكن أن يختلف من وحدة إلى أخرى. المقاومة التسلسلية (أو محرك التيار الثابت) إلزامية للتشغيل المستقر والآمن.

10.2 ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

الإجابة:طول موجة الذروة (λP) هو الطول الموجي الفردي الذي يصدر فيه LED أكبر قدر من الطاقة الضوئية. الطول الموجي السائد (λd) هو قيمة محسوبة من قياس اللون تمثل اللون المُدرك. لمصدر أحادي اللون مثل هذا LED الأصفر، غالبًا ما يكونان متقاربين، لكن λd هو المعلمة الأكثر صلة لتحديد اللون في التطبيقات التي تركز على الإنسان.

10.3 لماذا يوجد حد زمني صارم لإعادة التدفق بعد فتح الكيس؟

الإجابة:التغليف البلاستيكي استرطابي (يمتص الرطوبة). أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن أن تتحول هذه الرطوبة الممتصة بسرعة إلى بخار، مما يتسبب في انفصال الطبقات الداخلية، أو التشقق، أو "انفجار الفشار"، مما يتلف الجهاز بشكل دائم. تم تصميم مدة الصلاحية 168 ساعة وإجراءات التجفيف لإزالة هذه الرطوبة.

11. مثال عملي على حالة الاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات حالة لموجه شبكة.تتطلب اللوحة عدة مصابيح LED صفراء لإظهار نشاط الارتباط وحالة الطاقة، يمكن رؤيتها من اللوحة الأمامية. يختار المصمم LTL-M11KS1H310Q لانبعاثه بزاوية قائمة (الضوء يشع للأمام)، وحاوياته السوداء (تباين عالٍ ضد الإطار)، وتوافقه مع SMT (يمكن التجميع الآلي). على الـ PCB، ينشئ المصمم بصمة تطابق أبعاد ورقة بيانات المكون. يتم تشغيل كل LED في تكوين متوازي من خط طاقة 5 فولت. باستخدام VF النموذجي 2.5 فولت وتيار مستهدف 10 مللي أمبير للسطوع الكافي، يتم حساب مقاومة تسلسلية R = (5V - 2.5V) / 0.01A = 250 أوم. يتم اختيار مقاومة قياسية 240 أوم أو 270 أوم. يحافظ تخطيط PCB على المسافة الصغرى الموصى بها البالغة 2 مم بين الوسادة وحاوية LED. بعد التجميع، توفر مصابيح LED مؤشرات صفراء زاهية موحدة يسهل رؤيتها من زاوية الرؤية المقصودة.

12. مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الإضاءة الكهربائية في دايود أشباه الموصلات. المنطقة النشطة من LED تتكون من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP). عند تطبيق جهد انحياز أمامي (يتجاوز جهد الدايود الأمامي، ~2.5 فولت)، يتم حقن الإلكترونات من أشباه الموصلات من النوع n والثقوب من أشباه الموصلات من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحن هذه، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأصفر (~589 نانومتر). يمر الضوء الناتج عبر عدسة إيبوكسي بيضاء مشتتة، والتي تبعثر الفوتونات لخلق زاوية رؤية أوسع وأكثر اتساقًا.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يعكس المكون عدة اتجاهات مستمرة في الإلكترونيات الضوئية: الهيمنة المستمرة لتقنية التركيب السطحي (SMT) للتكبير والتجميع الآلي؛ استخدام مواد أشباه الموصلات المتقدمة مثل AlInGaP لمصابيح LED الملونة عالية الكفاءة؛ وتكامل العناصر الميكانيكية والبصرية (الحاوية والعدسة المشتتة) في حزمة واحدة سهلة الاستخدام. قد تركز التطورات المستقبلية في هذه الفئة من المنتجات على مزيد من التصغير، وزيادة الفعالية الضوئية (مزيد من إخراج الضوء لكل واط)، واعتماد أوسع لتغليف مقياس الشريحة (CSP)، وتكامل الميزات الذكية أو المحركات في الحزمة. إن التركيز على الامتثال لـ RoHS والتصنيع الخالي من الرصاص أصبح الآن متطلبًا قياسيًا في الصناعة مدفوعًا باللوائح البيئية العالمية.