ورقة بيانات LED من نوع LTST-C191KRKT-5A - ارتفاع 0.55 مم - جهد أمامي نموذجي 2.0 فولت - تبديد طاقة 75 ميغاواط - لون أحمر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-C191KRKT-5A صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED) من نوع جهاز مُركب على السطح (SMD) مُصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة والمدمجة. السمة الأساسية المميزة له هي سماكته المنخفضة للغاية، حيث يبلغ ارتفاع العبوة 0.55 مليمتر فقط. وهذا يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تكون فيها قيود المساحة حرجة، مثل الشاشات فائقة الرقة، والأجهزة المحمولة، ووحدات الإضاءة الخلفية. يستخدم الجهاز مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لرقاقة إصدار الضوء، والمعروفة بإنتاجها ضوءًا أحمر عالي الكفاءة. يتم توريد LED على شريط قياسي بعرض 8 مم مُركب على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يسهل عمليات التجميع الآلي عالية السرعة (الالتقاط والوضع). وهو متوافق تمامًا مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يصنفه كمنتج صديق للبيئة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي إذا تجاوزتها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود. تشمل المعلمات الرئيسية أقصى تبديد للطاقة يبلغ 75 ميلي واط (mW) عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. يتم تصنيف أقصى تيار أمامي مستمر (DC) عند 30 مللي أمبير. بالنسبة للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروة يصل إلى 80 مللي أمبير تحت ظروف محددة: دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. يمكن للجهاز تحمل جهد عكسي يصل إلى 5 فولت. يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل من -30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، بينما يكون نطاق درجة حرارة التخزين أوسع قليلاً من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تصنيف حرج للتجميع هو حالة اللحام بالأشعة تحت الحمراء، والتي تحدد أن LED يمكنه تحمل درجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه الخصائص في حالة اختبار قياسية Ta=25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) قدره 5 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. شدة الإضاءة (Iv)، وهي مقياس للسطوع المُدرك، لها قيمة نموذجية ولكنها مُصنفة إلى مجموعات ذات قيم دنيا تتراوح من 7.1 mcd إلى 28.0 mcd (انظر القسم 3). زاوية الرؤية (2θ1/2)، المُعرَّفة على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة إلى نصف قيمتها المحورية، هي 130 درجة واسعة، مما يوفر نمط إشعاع عريض. طول موجة الانبعاث الذروة (λP) هو نموذجيًا 639 نانومتر (nm)، بينما الطول الموجي السائد (λd)، الذي يحدد اللون المُدرك، هو 630 نانومتر. عرض النطاق الطيفي (Δλ) هو حوالي 20 نانومتر. الجهد الأمامي (VF) عند 5 مللي أمبير له قيمة نموذجية تبلغ 2.0 فولت، مع نطاق من 1.6V إلى 2.2V، وهو أيضًا خاضع للتصنيف. التيار العكسي (IR) هو بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند انحياز عكسي 5 فولت، والسعة الوصلة (C) هي نموذجيًا 40 بيكو فاراد.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء. يستخدم LTST-C191KRKT-5A نظام تصنيف ثنائي الأبعاد.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي إلى ستة رموز (من 1 إلى 6). تمثل كل مجموعة نطاق 0.1 فولت، بدءًا من 1.6-1.7V للمجموعة 1 وحتى 2.1-2.2V للمجموعة 6. يتم تطبيق تسامح ±0.1V على كل مجموعة. هذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED ذات VF متطابقة تقريبًا للتطبيقات التي يكون فيها تقاسم التيار الموحد في التوصيلات المتوازية مهمًا.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى أربعة رموز: K، L، M، و N. تغطي المجموعة K الشدات من 7.10 إلى 11.2 ملي كانديلا (mcd)، المجموعة L من 11.2 إلى 18.0 mcd، المجموعة M من 18.0 إلى 28.0 mcd، والمجموعة N من 28.0 إلى 45.0 mcd، كلها مقاسة عند IF=5mA. يتم تطبيق تسامح ±15% على كل مجموعة شدة. يتيح هذا النظام الاختيار بناءً على مستويات السطوع المطلوبة، مما يساعد في تحقيق مظهر موحد في مصفوفات LED المتعددة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 للتوزيع الطيفي، الشكل 6 لزاوية الرؤية)، يمكن وصف اتجاهاتها. العلاقة بين التيار الأمامي (IF) والجهد الأمامي (VF) هي غير خطية وتتبع الخاصية الأسية النموذجية للصمام الثنائي. شدة الإضاءة تتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي ضمن نطاق التشغيل. قد يُظهر الطول الموجي الذروة (λP) والطول الموجي السائد (λd) معامل درجة حرارة سلبي طفيف، مما يعني أنهما قد يتحولان نحو أطوال موجية أطول (انزياح أحمر) مع زيادة درجة حرارة الوصلة. عادةً ما ينخفض الجهد الأمامي مع زيادة درجة الحرارة.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتميز LED ببصمة عبوة قياسية في الصناعة (EIA). البعد الرئيسي هو الارتفاع المنخفض للغاية البالغ 0.55 مم. تحدد الرسومات الميكانيكية التفصيلية الطول، العرض، تباعد الأطراف، والأبعاد الحرجة الأخرى، كلها بتسامح قياسي ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. العدسة شفافة تمامًا، مما يسمح بانبعاث اللون الأحمر الأصلي لرقاقة AlInGaP دون تشتيت.

5.2 تحديد القطبية وتصميم الوسادة (Pad)

تتضمن ورقة البيانات تخطيطًا مقترحًا لوسادة اللحام (نمط الأرضية) لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). تم تحسين هذا النمط لتكوين وصلة لحام موثوقة واستقرار ميكانيكي أثناء عملية إعادة التدفق (Reflow). عادةً ما يتم تحديد الكاثود بواسطة علامة مرئية على عبوة LED، مثل شق، نقطة خضراء، أو زاوية مقطوعة على العدسة. محاذاة القطبية الصحيحة أمر بالغ الأهمية لتشغيل الجهاز.

6. دليل اللحام والتجميع

6.1 ملفات لحام الريفلو (Reflow)

الجهاز متوافق مع عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري. يتم توفير ملفي إعادة تدفق مقترحين: أحدهما لمعجون اللحام القياسي (القصدير-الرصاص) والآخر لمعجون اللحام الخالي من الرصاص (SnAgCu). ملف الخالي من الرصاص أكثر تطلبًا، حيث يتطلب تحكمًا دقيقًا في مراحل التسخين المسبق، النقع، إعادة التدفق، والتبريد لمنع الصدمة الحرارية مع ضمان وصلة لحام مناسبة. الحالة القصوى المطلقة لـ LED نفسه هي درجة حرارة ذروة 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ.

6.2 التخزين والتعامل

يجب تخزين مصابيح LED في بيئة لا تتجاوز 30 درجة مئوية و 70% رطوبة نسبية. بمجرد إزالتها من عبوة الحاجز الرطوبة الأصلية، يُوصى بإكمال عملية لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 672 ساعة (28 يومًا). للتخزين لفترات أطول خارج الكيس الأصلي، يجب الاحتفاظ بمصابيح LED في حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في جو نيتروجين. قد تتطلب المكونات المخزنة لأكثر من 672 ساعة إجراء تجفيف (على سبيل المثال، 60 درجة مئوية لمدة 24 ساعة) لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفشار" (popcorning) أثناء إعادة التدفق.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُعد غمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة مقبولاً. يمكن أن يؤدي استخدام المنظفات الكيميائية غير المحددة أو القاسية إلى إتلاف العدسة البلاستيكية والعبوة.

7. معلومات التعبئة والطلب

التعبئة القياسية هي شريط ناقل بارز بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصة (178 مم). تحتوي كل بكرة على 5000 قطعة من LED LTST-C191KRKT-5A. يتم إغلاق جيوب الشريط بشريط غطاء علوي واقي. تتبع التعبئة المعيار ANSI/EIA 481-1-A-1994. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، ينطبق حد أدنى لتعبئة 500 قطعة للأجزاء المتبقية.

8. توصيات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند تشغيل عدة مصابيح LED على التوازي، يُوصى بشدة باستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED. خطأ شائع في الدوائر هو توصيل عدة مصابيح LED مباشرة على التوازي بمصدر تيار واحد (الدائرة B في ورقة البيانات). بسبب الاختلافات الطبيعية في خاصية الجهد الأمامي (VF) بين مصابيح LED الفردية، يمكن أن يؤدي هذا إلى اختلال شديد في التيار، حيث قد يسحب LED واحد معظم التيار ويسخن بشكل مفرط، بينما يظل الآخرون خافتين. تساعد المقاومة المتسلسلة لكل LED في استقرار التيار وتعزيز الإضاءة الموحدة.

8.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

حساس LED للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب اتخاذ الاحتياطات أثناء التعامل والتجميع: يجب على الأفراد ارتداء أساور معصم مؤرضة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة؛ يجب تأريض جميع محطات العمل والمعدات وأرفف التخزين بشكل صحيح؛ ويمكن استخدام مؤين لتحييد الشحنة الساكنة التي قد تتراكم على العدسة البلاستيكية. قد لا يكون تلف ESD مرئيًا على الفور ولكنه يمكن أن يقلل الأداء أو يتسبب في فشل مبكر.

9. المقارنة التقنية والتمييز

الميزة التمييزية الأساسية لـ LTST-C191KRKT-5A هي سماكته البالغة 0.55 مم، وهي أقل بكثير من العديد من مصابيح LED SMD القياسية (على سبيل المثال، عبوات 0603 أو 0805 التي غالبًا ما يزيد ارتفاعها عن 0.8 مم). يوفر استخدام تقنية AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى للضوء الأحمر مقارنة بالتقنيات الأقدم مثل GaAsP، مما يؤدي إلى إخراج أكثر سطوعًا لنفس تيار القيادة. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة هي فائدة أخرى للتطبيقات التي تتطلب إضاءة منطقة واسعة بدلاً من شعاع مركز.

10. الأسئلة المتكررة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بدون مقاومة متسلسلة؟

ج: غير موصى به. سيؤدي تشغيل LED مباشرة من مصدر جهد بدون تحديد تيار على الأرجح إلى تدميره بسبب التيار المفرط. استخدم دائمًا مقاومة متسلسلة أو مشغل تيار ثابت.

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروة والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي الذروة (λP) هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج القدرة الطيفية أعلى ما يمكن. الطول الموجي السائد (λd) مشتق من إحداثيات اللون ويمثل الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون النقي الذي سيدركه العين البشرية بنفس اللون. λP أكثر صلة بمواصفات اللون.

س: كيف أفسر رمز التصنيف (Bin) في رقم الجزء؟

ج: يحتوي رقم الجزء LTST-C191KRKT-5A على معلومات التصنيف. عادةً ما يشفر مقطع "KRKT" رموز تصنيف الشدة والجهد. راجع قائمة رموز التصنيف في ورقة البيانات لفهم نطاق الأداء المحدد للجزء المطلوب.

11. دراسة حالة تصميم عملية

فكر في تصميم لوحة مؤشر حالة لجهاز طبي محمول. المساحة محدودة للغاية، ويجب أن تكون اللوحة قابلة للقراءة من زوايا مختلفة. يسمح الارتفاع 0.55 مم لـ LTST-C191KRKT-5A بالتوافق خلف إطار أمامي رقيق. يضمن اختيار مصابيح LED من نفس مجموعة الشدة (على سبيل المثال، جميعها من المجموعة "M") أن تكون جميع أضواء المؤشر بنفس السطوع. يضمن استخدام مقاومة متسلسلة لكل LED، محسوبة بناءً على جهد الإمداد والجهد الأمامي النموذجي البالغ 2.0 فولت عند التيار المطلوب (على سبيل المثال، 5-10 مللي أمبير)، التشغيل المستقر والعمر الطويل. تضمن زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة رؤية المؤشر حتى عند عرض الجهاز خارج المحور.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

LED هو صمام ثنائي تقاطع أشباه الموصلات من النوع p-n. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقق الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في منطقة التقاطع. عندما تتحد هذه حاملات الشحنة، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تحدد مادة أشباه الموصلات المحددة (AlInGaP في هذه الحالة) طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. يحتوي LED الأحمر من نوع AlInGaP على طاقة فجوة نطاق تتوافق مع الفوتونات في الجزء الأحمر من الطيف المرئي (~630-640 نانومتر).

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر اتجاه مصابيح LED SMD للإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية نحو التصغير، وكفاءة أعلى، وتحسين الموثوقية. تتناقص ارتفاعات العبوات لتمكين منتجات نهائية أرق. يتم دفع تحسينات الكفاءة (مزيد من إخراج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية) من خلال التقدم في تصميم الرقاقة، النمو الطبقي، وكفاءة استخراج العبوة. هناك أيضًا تركيز على تعزيز اتساق اللون والاستقرار عبر درجة الحرارة والعمر الافتراضي. اعتماد المواد الخالية من الرصاص والمتوافقة مع درجات الحرارة العالية في التعبئة هو معيار لتلبية اللوائح البيئية وتحمل عمليات التجميع المتطلبة.