ورقة بيانات LED برتقالي LTST-C281KFKT - ارتفاع 0.35 مم - جهد أمامي 2.4 فولت - تبديد طاقة 75 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-C281KFKT صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED) ذو تركيب سطح (SMD) مصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب مؤشرات مدمجة وعالية السطوع. ينتمي هذا المكون إلى فئة مصابيح LED الرقاقة، التي تتميز بمظهرها المنخفض للغاية وتوافقها مع عمليات التجميع الآلي.

المزايا الأساسية:تشمل المزايا الأساسية لهذا LED ارتفاع عبوته النحيف للغاية البالغ 0.35 مم، مما يسهل استخدامه في التصميمات المقيدة بالمساحة. يستخدم مادة شبه موصلة من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم)، المعروفة بإنتاج كفاءة إضاءة عالية وإخراج ضوء برتقالي مستقر. الجهاز متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يصنفه كمنتج صديق للبيئة. تعبئته على شريط بعرض 8 مم داخل بكرات قطرها 7 بوصات تجعله متوافقًا تمامًا مع معدات اللصق والتركيب الآلي عالية السرعة، مما يبسط التصنيع بالجملة.

السوق المستهدف:يستهدف هذا LED التطبيقات ضمن الإلكترونيات الاستهلاكية، ومعدات أتمتة المكاتب، وأجهزة الاتصالات، والأجهزة المنزلية العامة حيث تكون هناك حاجة إلى مؤشر حالة موثوق وساطع. تجعل معايير تصميمه مناسبًا للتكامل في لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) باستخدام تقنيات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية.

2. التعمق في المعلمات التقنية

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

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

• تبديد الطاقة (Pd):75 ميغاواط. هذا هو الحد الأقصى للطاقة التي يمكن للعبوة LED تبديدها كحرارة تحت ظروف بيئية محددة (Ta=25°C). تجاوز هذا الحد يعرض للتدهور الحراري.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):80 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي اللحظي، المسموح به فقط تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). إنه أعلى بكثير من التصنيف المستمر لاستيعاب طفرات التيار القصيرة.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر الموصى به للتشغيل الموثوق على المدى الطويل. حالة التشغيل النموذجية لاختبار الخصائص البصرية هي 20 مللي أمبير.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تطبيق جهد انحياز عكسي يتجاوز هذه القيمة يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:يمكن للجهاز العمل ضمن نطاق درجة حرارة بيئية من -30°C إلى +85°C. بالنسبة للتخزين غير التشغيلي، يمتد النطاق من -40°C إلى +85°C.
• ظروف اللحام:يمكن لـ LED تحمل اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة 10 ثوانٍ، وهو ما يتوافق مع ملفات عمليات اللحام الخالية من الرصاص (Pb-free) الشائعة.

2.2 الخصائص الكهرو-بصرية

يتم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة بيئية قياسية تبلغ 25°C وتيار أمامي (I_F) قدره 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. وهي تحدد أداء الجهاز تحت ظروف التشغيل العادية.

• شدة الإضاءة (I_V):تتراوح من حد أدنى 45.0 مللي كانديلا إلى قيمة نموذجية 90.0 مللي كانديلا. يتم قياس الشدة باستخدام مزيج من المستشعر والمرشح يقارب منحنى استجابة العين البشرية الضوئي (CIE). تخضع الشدة الفعلية لنظام التصنيف (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور المركزي (0°). زاوية رؤية واسعة كهذه نموذجية لمصابيح LED الرقاقة ذات العبوة غير العدسية (شفافة)، مما يوفر إضاءة واسعة منتشرة.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):611 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تصل فيه توزيع القدرة الطيفية للضوء المنبعث إلى أقصى حد. وهو يحدد اللون المدرك للضوء البرتقالي.
• الطول الموجي السائد (λ_d):605 نانومتر. مشتق من مخطط لونية CIE، هذا هو الطول الموجي الفردي الذي يمثل بشكل أفضل اللون المدرك لإخراج LED، وهو برتقالي قياسي.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):17 نانومتر. تشير هذه المعلمة إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث. وهو عرض التوزيع الطيفي عند نصف قوته القصوى. قيمة 17 نانومتر هي سمة لمواد AlInGaP، مما يوفر تشبع لوني جيد.
• الجهد الأمامي (V_F):عادة 2.40 فولت، مع حد أقصى 2.40 فولت عند I_F=20 مللي أمبير. يتم تحديد الحد الأدنى بـ 2.0 فولت. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند توصيل التيار المحدد.
• التيار العكسي (I_R):الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت. يشير هذا إلى تيار التسرب في حالة الإيقاف.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق السطوع عبر دفعات الإنتاج، يتم تصنيف شدة الإضاءة لـ LTST-C281KFKT إلى فئات. تمثل كل فئة نطاقًا محددًا لقيم الشدة المقاسة تحت حالة الاختبار القياسية لتيار أمامي 20 مللي أمبير.

قائمة رموز الفئات كما يلي:

• رمز الفئة P:45.0 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 71.0 مللي كانديلا (الحد الأقصى)
• رمز الفئة Q:71.0 مللي كانديلا إلى 112.0 مللي كانديلا
• رمز الفئة R:112.0 مللي كانديلا إلى 180.0 مللي كانديلا
• رمز الفئة S:180.0 مللي كانديلا إلى 280.0 مللي كانديلا

يتم تطبيق تسامح +/-15% على كل فئة شدة. هذا يعني أن أي LED فردي ضمن فئة محددة، على سبيل المثال الفئة Q، مضمون أن تكون شدته بين 71.0 مللي كانديلا و 112.0 مللي كانديلا، ولكن التوزيع الفعلي قد يكون له انتشار ±15% حول النطاق الاسمي للفئة. يجب على المصممين اختيار الفئة المناسبة بناءً على مستوى السطوع المطلوب لتطبيقهم، مع مراعاة هذا التسامح.

4. تحليل منحنى الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1، الشكل 6)، يمكن وصف سلوكها النموذجي بناءً على التكنولوجيا.

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

لـ LED من نوع AlInGaP مثل LTST-C281KFKT، العلاقة I-V أسية، مشابهة للصمام الثنائي القياسي. الجهد الأمامي (V_F) له معامل درجة حرارة منخفض نسبيًا مقارنة ببعض أنواع LED الأخرى، ولكنه سينخفض قليلاً مع زيادة درجة حرارة الوصلة لتيار معين. الجهد الأمامي المحدد V_Fبقيمة 2.4 فولت (نموذجي) عند 20 مللي أمبير هو معلمة رئيسية لتصميم دائرة القيادة.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

إخراج الضوء (شدة الإضاءة) يتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي في نطاق التشغيل العادي (حتى الحد الأقصى المستمر 30 مللي أمبير). ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند تيارات عالية جدًا بسبب زيادة التأثيرات الحرارية والانخفاض. التشغيل عند 20 مللي أمبير النموذجية يوفر توازنًا جيدًا بين السطوع والعمر الطويل.

4.3 خصائص درجة الحرارة

مثل جميع مصابيح LED، يعتمد أداء LTST-C281KFKT على درجة الحرارة. مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، تنخفض شدة الإضاءة عادةً. قد يعاني الطول الموجي السائد (λ_d) أيضًا من انزياح أحمر طفيف (زيادة في الطول الموجي) مع زيادة درجة الحرارة، مما قد يسبب تحولًا دقيقًا في اللون المدرك. الإدارة الحرارية المناسبة في التطبيق أمر بالغ الأهمية للحفاظ على أداء بصري متسق.

4.4 التوزيع الطيفي

يتركز إخراج الطيف حول 611 نانومتر (الذروة) بنصف عرض 17 نانومتر. ينتج عن ذلك ضوء برتقالي أحادي اللون بنقاء لوني عالٍ. لا يحتوي الطيف على مكونات الضوء الأبيض الواسعة الموجودة في مصابيح LED البيضاء المحولة بالفوسفور.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتميز LED ببصمة عبوة قياسية EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية). السمة المميزة هي مظهره النحيف للغاية بارتفاع (H) يبلغ 0.35 مم. تحدد جميع الرسومات الأبعاد القياسات بالمليمترات، مع تسامح قياسي ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. العبوة "شفافة"، مما يعني أن المادة المغلقة شفافة بدون عدسة تشتيت، مما يساهم في زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة.

5.2 تحديد القطبية

تتضمن ورقة البيانات مخططًا يظهر تخطيط وسادة اللحام الموصى به على PCB. يشير هذا التخطيط عادةً إلى اتصالات الأنود والكاثود. القطبية الصحيحة ضرورية لعمل LED. تطبيق جهد عكسي يتجاوز التصنيف 5 فولت يمكن أن يسبب تلفًا فوريًا.

5.3 التعبئة بالشريط والبكرة

يتم توريد المكونات على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم، ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). هذه تعبئة قياسية للتجميع الآلي لـ SMD. تحتوي كل بكرة على 5000 قطعة. يحتوي الشريط على غطاء ختم لحماية المكونات من التلوث. تشير المواصفات إلى أنه قد يكون هناك حد أقصى لجيبين متتاليين للمكونات فارغين، وأن الحد الأدنى لكمية الطلب للبقايا هو 500 قطعة. تتوافق هذه التعبئة مع معايير ANSI/EIA-481.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف إعادة التدفق باللحام

يتم توفير ملف إعادة تدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) مقترح للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية:

• التسخين المسبق:الارتفاع التدريجي إلى درجة حرارة بين 150°C و 200°C.
• وقت التسخين المسبق:الحد الأقصى 120 ثانية للسماح بالتسخين الموحد وتبخر المذيب من معجون اللحام.
• درجة الحرارة الذروية:الحد الأقصى 260°C.
• الوقت فوق السائل:يجب تعريض LED لدرجة الحرارة الذروية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. تم تصميم الملف ليكون متوافقًا مع معايير JEDEC لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة دون الإضرار بعلبة LED. من الأهمية بمكان اتباع توصيات مصنع معجون اللحام وإجراء توصيف محدد للوحة، حيث تؤثر تصميمات ومواد PCB المختلفة على الملف الحراري.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة لا تتجاوز 300°C. يجب أن يقتصر وقت التلامس لكل وصلة لحام على 3 ثوانٍ كحد أقصى، ويجب تنفيذ ذلك مرة واحدة فقط لكل وسادة لمنع الإجهاد الحراري على LED.

6.3 ظروف التخزين

التخزين السليم أمر حيوي للحفاظ على قابلية اللحام ومنع التلف الناجم عن الرطوبة (الانفجار) أثناء إعادة التدفق.

• العبوة المختومة:يجب تخزين مصابيح LED في كيسها الأصلي المضاد للرطوبة مع مجفف عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية (RH). العمر الافتراضي الموصى به تحت هذه الظروف هو سنة واحدة.
• العبوة المفتوحة:بمجرد فتح كيس الحاجز للرطوبة، يجب تخزين المكونات عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يوصى بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 672 ساعة (28 يومًا) من التعرض.
• التخزين المفتوح الممتد:للتخزين لأكثر من 672 ساعة، يجب وضع المكونات في حاوية مختومة مع مجفف أو في مجفف نيتروجين. إذا تم تخزينها مفتوحة لأكثر من 672 ساعة، يلزم تجفيف مبدئي عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة.

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول المحددة فقط. غمر LED في كحول إيثيلي أو كحول إيزوبروبيلي في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة مقبول. استخدام منظفات كيميائية غير محددة يمكن أن يضر بمادة علبة LED.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED مناسب للإشارة إلى الحالة، والإضاءة الخلفية للرموز أو الرموز الصغيرة، وإضاءة اللوحة في مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية. تشمل الأمثلة مؤشرات التشغيل على أجهزة التوجيه/المودم، والإضاءة الخلفية للأزرار على أجهزة التحكم عن بعد أو الأجهزة، وأضواء الحالة على ملحقات الكمبيوتر. مظهره النحيف يجعله مثاليًا للأجهزة فائقة النحافة مثل الهواتف الذكية الحديثة والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة حيث تكون المساحة الداخلية محدودة.

7.2 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد، خاصة عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي، يوصى بشدة باستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED. تتكون دائرة قيادة بسيطة من مصدر جهد (V_CC)، مقاومة على التوالي (R_S)، و LED. يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R_S= (V_CC- V_F) / I_F، حيث V_Fهو الجهد الأمامي لـ LED (استخدم 2.4 فولت هامش تصميم) و I_Fهو تيار التشغيل المطلوب (مثل 20 مللي أمبير). يوفر هذا التكوين تنظيم تيار مستقر ويحمي LED من طفرات التيار.

7.3 اعتبارات التصميم

• الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):مصابيح LED من نوع AlInGaP حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب أن تتضمن إجراءات التعامل احتياطات ESD المناسبة: استخدام أساور المعصم، وسادات مضادة للكهرباء الساكنة، ومعدات مؤرضة. قد لا يحتوي LED نفسه على حماية ESD مدمجة، لذلك قد تكون الحماية على مستوى الدائرة (مثل الثنائيات المثبطة للجهد العابر) ضرورية في البيئات المعرضة لـ ESD.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (75 ميغاواط كحد أقصى)، فإن ضمان تبديد حراري كافٍ من خلال وسادات النحاس على PCB مهم للحفاظ على الموثوقية طويلة المدى وإخراج ضوء متسق، خاصة في ظروف درجة الحرارة البيئية العالية أو عند التشغيل بالقرب من الحد الأقصى للتيار.
• التصميم البصري:زاوية الرؤية الواسعة والعبوة الشفافة تعني أن الضوء ينبعث بشكل منتشر. للتطبيقات التي تتطلب حزمة موجهة أكثر، قد تكون العدسات الخارجية أو أدلة الضوء ضرورية.

8. المقارنة التقنية والتمييز

يتميز LTST-C281KFKT عن غيره بشكل أساسي من خلالارتفاعه النحيف للغاية 0.35 مم، وهو أنحف من العديد من مصابيح LED الرقاقة القياسية (مثل عبوات 0603 أو 0402 التي يبلغ ارتفاعها غالبًا 0.55-0.65 مم). هذه ميزة حاسمة للإلكترونيات المحمولة والقابلة للارتداء الحديثة. استخدامتكنولوجيا AlInGaPيوفر كفاءة إضاءة أعلى واستقرار حراري أفضل للألوان البرتقالية/الحمراء مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP. توافقه معإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية للعمليات الخالية من الرصاصوالتعبئة بالشريط والبكرةيجعله متوافقًا مع التصنيع الآلي بالجملة، مما يوفر حلاً فعالاً من حيث التكلفة للإنتاج الضخم.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من إخراج منطقي 3.3 فولت أو 5 فولت؟

ج: لا. يجب عليك استخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 3.3 فولت وتيار مستهدف 20 مللي أمبير، ستكون قيمة المقاومة تقريبًا (3.3 فولت - 2.4 فولت) / 0.02 أمبير = 45 أوم. تشغيله مباشرة من المرجح أن يتجاوز الحد الأقصى للتيار ويدمر LED.

س2: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي (611 نانومتر) والطول الموجي السائد (605 نانومتر)؟

ج: الطول الموجي الذروي هو أعلى نقطة حرفية على منحنى إخراج الطيف. الطول الموجي السائد هو قيمة محسوبة من علم الألوان تمثل اللون المدرك كطول موجي واحد. بالنسبة لهذا LED البرتقالي، تكون القيمتان قريبتين، مما يؤكد لونًا مشبعًا.

س3: رمز الفئة هو "Q". ما السطوع الدقيق الذي يمكنني توقعه؟

ج: يمكنك توقع شدة إضاءة بين 71.0 مللي كانديلا و 112.0 مللي كانديلا عند القياس عند 20 مللي أمبير. بسبب التسامح +/-15% على الفئة، يمكن أن تكون القيمة الفعلية لأي LED فردي في أي مكان ضمن هذا النطاق. للتطبيقات الحرجة لمطابقة السطوع، قد يلزم الاختبار والفرز.

س4: كيف أفسر زاوية الرؤية "130 درجة"؟

ج: هذا يعني إذا نظرت إلى LED من الأعلى مباشرة (0°)، ترى أقصى سطوع. عندما تتحرك خارج المحور، ينخفض السطوع. عند زاوية 65° من المركز (130°/2)، سيكون السطوع نصف القيمة على المحور. لا يزال الضوء مرئيًا عند زوايا تتجاوز ذلك.

10. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: تصميم مؤشر حالة لمكبر صوت بلوتوث محمول

يحتاج المصمم إلى LED برتقالي ساطع منخفض الطاقة للإشارة إلى حالة "الشحن". تحتوي اللوحة الرئيسية للمكبر الصوت على قيود سمك، ويجب وضع LED خلف موزع ضوء بلاستيكي رقيق.

التنفيذ:تم اختيار LTST-C281KFKT لارتفاعه 0.35 مم، ليتناسب مع التركيب الميكانيكي. تستخدم دائرة القيادة خط الطاقة النظامي الحالي 3.3 فولت. يتم حساب مقاومة على التوالي بقيمة 47 أوم (قيمة قياسية): (3.3 فولت - 2.4 فولت) / 0.02 أمبير ≈ 45 أوم، مما يوفر ~19 مللي أمبير. تضمن زاوية الرؤية الواسعة 130° أن ضوء الشحن مرئي من زوايا مختلفة للمكبر الصوتي. يتم وضع LED على شريط وبكرة للتجميع الآلي أثناء الإنتاج الضخم. يحدد المصمم رمز الفئة R أو أعلى من المورد لضمان سطوع عالٍ مرئي حتى في الغرف المضاءة جيدًا.

11. مقدمة مبدأ التكنولوجيا

يعتمد LTST-C281KFKT على تكنولوجيا أشباه الموصلات AlInGaP. هذه المادة هي شبه موصل مركب من المجموعة III-V. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة. إعادة اتحادها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). التركيب المحدد للألومنيوم، الإنديوم، الغاليوم، والفوسفيد في الشبكة البلورية يحدد طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. بالنسبة لهذا LED، تم هندسة فجوة النطاق لإنتاج فوتونات في الطيف البرتقالي (~605-611 نانومتر). المادة المغلقة الإيبوكسية الشفافة تحمي رقاقة أشباه الموصلات، وتوفر الاستقرار الميكانيكي، وتعمل كعنصر بصري أولي، مشكلاً نمط إخراج الضوء.

12. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر الاتجاه في مصابيح LED المؤشر مثل LTST-C281KFKT نحوالتصغير(بصمات أصغر ومظهر أنحف) لتمكين تصميمات منتجات أكثر أناقة.زيادة الكفاءة(مزيد من إخراج الضوء لكل مللي أمبير من التيار) هو محرك ثابت، مما يقلل استهلاك الطاقة في الأجهزة التي تعمل بالبطارية. هناك أيضًا تركيز علىتحسين اتساق اللون وتصنيف أكثر دقةلتلبية متطلبات التطبيقات حيث يجب أن تتطابق عدة مصابيح LED تمامًا. علاوة على ذلك، فإن التكامل معالتعبئة المتقدمةودوائر القيادة المتكاملة (ICs)في وحدات متعددة الرقائق هو اتجاه ناشئ لتطبيقات الإضاءة الذكية، على الرغم من أن المكونات المنفصلة مثل هذا LED تظل فعالة من حيث التكلفة ومتعددة الاستخدامات للمؤشرات البسيطة.