ورقة بيانات LED الرقاقة LTST-C281KGKT - الأبعاد 2.8x1.2x0.35 مم - الجهد 2.4 فولت - الطاقة 75 ملي واط - اللون الأخضر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لـ LTST-C281KGKT، وهو LED رقاقة فائق النحافة للتثبيت السطحي، مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب سطوعًا عاليًا وعامل شكل مضغوط. يستخدم الجهاز مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لإنتاج ضوء أخضر، مما يوفر كفاءة إضاءة فائقة مقارنة بتقنيات LED التقليدية. أهداف التصميم الأساسية هي تمكين تخطيطات لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة، والتوافق مع عمليات التجميع الآلي، والأداء الموثوق تحت ظروف اللحام بإعادة التدفق القياسية.

تشمل المزايا الأساسية لهذا المكون سماكته المنخفضة للغاية والتي تبلغ 0.35 مم، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات ذات القيود الصارمة على الارتفاع مثل الشاشات فائقة النحافة والأجهزة المحمولة ووحدات الإضاءة الخلفية. تم تصنيفه كمنتج أخضر ويتوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يجعله مناسبًا للتصاميم الواعية بيئيًا. يتم توريد العبوة على شريط قياسي في الصناعة بعرض 8 مم مثبت على بكرات قطر 7 بوصات، مما يسهل التصنيع عالي السرعة بالتقاط والوضع.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود ويجب تجنبه لضمان أداء طويل الأمد موثوق.

• تبديد الطاقة (Pd):75 ملي واط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن لعبوة LED تبديدها كحرارة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. يتجاوز هذا الحد خطر ارتفاع درجة حرارة التقاطع شبه الموصل، مما يؤدي إلى تدهور متسارع أو فشل كارثي.
• تيار الأمامي المستمر (IF):30 مللي أمبير. أقصى تيار أمامي مستمر يمكن تطبيقه على LED.
• تيار الذروة الأمامي:80 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط تحت ظروف النبض بدورة عمل صارمة 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. هذا التصنيف ذو صلة بسيناريوهات الإشارة المتعددة أو المؤقتة.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تطبيق جهد انحياز عكسي يتجاوز هذه القيمة يمكن أن يتسبب في انهيار تقاطع PN لـ LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي يتم فيه تحديد تشغيل LED بشكل صحيح.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة للتخزين غير التشغيلي.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ. يحدد هذا ذروة درجة الحرارة وملف الوقت الذي يمكن للعبوة تحمله أثناء عملية اللحام بإعادة التدفق الخالية من الرصاص.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية Ta=25 درجة مئوية و IF=20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. وهي تحدد الأداء النموذجي للجهاز.

• شدة الإضاءة (Iv):35.0 مللي كانديلا (نموذجي)، بحد أدنى 18.0 مللي كانديلا. هذا هو مقياس القوة المدركة للضوء المنبعث في اتجاه محدد. يتم قياسه باستخدام مجموعة من المستشعر والمرشح تقارب منحنى استجابة العين البشرية الضوئي (CIE).
• زاوية الرؤية (2θ1/2):130 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها على المحور المركزي (0°). تشير زاوية الرؤية الواسعة مثل هذه إلى نمط انبعاث أكثر انتشارًا، يشبه لامبرت، مناسب للإضاءة المساحية.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λP):574 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تصل فيه توزيع القدرة الطيفية للضوء المنبعث إلى أقصى شدته.
• الطول الموجي السائد (λd):571 نانومتر (نموذجي عند IF=20 مللي أمبير). هذا مشتق من مخطط لونية CIE ويمثل الطول الموجي الفردي الذي يصف بشكل أفضل اللون المدرك للضوء. إنه تمثيل أكثر دقة للون من طول موجة الذروة.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر. هذا هو عرض طيف الانبعاث عند نصف أقصى شدته (العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى - FWHM). يشير نصف العرض الأضيق إلى لون أكثر نقاءً طيفيًا ومشبعًا.
• الجهد الأمامي (VF):2.4 فولت (نموذجي)، بحد أقصى 2.4 فولت عند IF=20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند التشغيل بالتيار المحدد.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند VR=5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عند تطبيق الجهد العكسي المحدد.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء بناءً على معلمات رئيسية. يستخدم LTST-C281KGKT نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي

الوحدات بالفولت (V) مقاسة عند IF=20 مللي أمبير. التسامح لكل فئة هو ±0.1 فولت.

• الفئة 4: 1.90 فولت (الحد الأدنى) - 2.00 فولت (الحد الأقصى)
• الفئة 5: 2.00 فولت - 2.10 فولت
• الفئة 6: 2.10 فولت - 2.20 فولت
• الفئة 7: 2.20 فولت - 2.30 فولت
• الفئة 8: 2.30 فولت - 2.40 فولت

يسمح هذا التصنيف للمصممين باختيار مصابيح LED ذات Vf متطابقة بشكل وثيق للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا موحدًا في سلاسل متسلسلة أو تنظيم تيار دقيق.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

الوحدات بالمللي كانديلا (mcd) مقاسة عند IF=20 مللي أمبير. التسامح لكل فئة هو ±15%.

• الفئة M: 18.0 مللي كانديلا (الحد الأدنى) - 28.0 مللي كانديلا (الحد الأقصى)
• الفئة N: 28.0 مللي كانديلا - 45.0 مللي كانديلا
• الفئة P: 45.0 مللي كانديلا - 71.0 مللي كانديلا
• الفئة Q: 71.0 مللي كانديلا - 112.0 مللي كانديلا

يصنف هذا التصنيف مصابيح LED حسب ناتج السطوع، مما يتيح الاختيار للتطبيقات ذات متطلبات الشدة الدنيا المحددة.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

الوحدات بالنانومتر (nm) مقاسة عند IF=20 مللي أمبير. التسامح لكل فئة هو ±1 نانومتر.

• الفئة C: 567.5 نانومتر (الحد الأدنى) - 570.5 نانومتر (الحد الأقصى)
• الفئة D: 570.5 نانومتر - 573.5 نانومتر
• الفئة E: 573.5 نانومتر - 576.5 نانومتر

يضمن هذا التصنيف اتساق اللون. ستظهر مصابيح LED داخل نفس الفئة وكأن لها ظلًا أخضر متطابقًا تقريبًا للعين البشرية، وهو أمر بالغ الأهمية لمصفوفات LED المتعددة والشاشات.

4. تحليل منحنى الأداء

في حين يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 لتوزيع الطيف، الشكل 6 لزاوية الرؤية)، يمكن وصف العلاقات النموذجية.

شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):بالنسبة لمصابيح LED من نوع AlInGaP، تزداد شدة الإضاءة عادةً في علاقة شبه خطية مع التيار الأمامي حتى نقطة معينة، وبعدها قد تنخفض الكفاءة بسبب زيادة الحرارة. يضمن التشغيل عند أو أقل من 20 مللي أمبير الموصى بها الكفاءة المثلى والعمر الطويل.

الجهد الأمامي مقابل درجة الحرارة:يحتوي الجهد الأمامي (Vf) لـ LED على معامل درجة حرارة سالب؛ فهو ينخفض مع زيادة درجة حرارة التقاطع. يجب أخذ هذا في الاعتبار في دوائر القيادة بجهد ثابت، حيث أن ارتفاع درجة الحرارة يمكن أن يؤدي إلى زيادة التيار.

التوزيع الطيفي:يتركز طيف الانبعاث حول الطول الموجي السائد (571 نانومتر نموذجي). يشير نصف العرض 15 نانومتر إلى نطاق ضيق نسبيًا من الضوء الأخضر، مما يساهم في نقاء لوني جيد. قد يتحول طول موجة الذروة قليلاً (عادةً إلى أطوال موجية أطول) مع زيادة درجة حرارة التقاطع وتيار القيادة.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق الجهاز مع مخطط عبوة قياسي EIA. تشمل الميزات الأبعاد الرئيسية الارتفاع الإجمالي البالغ 0.35 مم، مما يجعله مكونًا "فائق النحافة". يتم تعريف الطول والعرض في رسم العبوة التفصيلي (المشار إليه في ورقة البيانات). جميع الأبعاد بالمليمترات بتسامح قياسي ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. مادة العدسة شفافة تمامًا، مما يزيد من استخراج الضوء إلى أقصى حد ويوفر زاوية الرؤية المقصودة.

5.2 تحديد القطبية وتصميم الوسادة

تتضمن ورقة البيانات تخطيط وسادة لحام مقترح. يعد تصميم الوسادة المناسب أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق وصلة لحام موثوقة، وضمان المحاذاة الصحيحة أثناء إعادة التدفق، وإدارة تبديد الحرارة. يتم عادةً تمييز الكاثود على الجهاز، غالبًا بشق، أو نقطة خضراء، أو طول/شكل رصاص مختلف. تساعد أبعاد الوسادة الموصى بها في منع ظاهرة "شاهد القبر" (وقوف المكون على أحد طرفيه) أثناء إعادة التدفق وتسهل تشكيل حشوات لحام جيدة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق

يتم توفير ملف تعريف إعادة تدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) مقترح للعمليات الخالية من الرصاص. يتوافق هذا الملف مع معايير JEDEC ويعمل كهدف عام. تشمل المعلمات الرئيسية:

• التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية.
• وقت التسخين المسبق:الحد الأقصى 120 ثانية للسماح بالتسخين الموحد وتنشيط المادة المساعدة للصهر.
• درجة حرارة الذروة:الحد الأقصى 260 درجة مئوية. تم تصنيف المكون لتحمل هذه درجة الحرارة لمدة 10 ثوانٍ.
• الوقت فوق السائل (TAL):يجب التحكم في الوقت الذي يكون فيه اللحام منصهرًا لتشكيل روابط بين معدنية جيدة دون إجهاد زائد للمكون.

يتم التأكيد على أن الملف الأمثل يعتمد على تصميم لوحة الدوائر المطبوعة المحدد، ومعجون اللحام، والفرن المستخدم. يوصى بتوصيف خط التجميع المحدد.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد:

• درجة حرارة مكواة اللحام:الحد الأقصى 300 درجة مئوية.
• وقت اللحام:الحد الأقصى 3 ثوانٍ لكل وسادة. يجب تنفيذ هذا مرة واحدة فقط لتجنب التلف الحراري لرقاقة LED والعبوة البلاستيكية.

6.3 التخزين والتعامل

• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب إجراء التعامل باستخدام أسوار المعصم، وسادات مضادة للكهرباء الساكنة، ومعدات مؤرضة.
• حساسية الرطوبة:كعبوة بلاستيكية للتثبيت السطحي، فهي حساسة لامتصاص الرطوبة. إذا تم فتح الكيس الأصلي المحكم ضد الرطوبة، فيجب إخضاع المكونات لللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 672 ساعة (28 يومًا) تحت ظروف التخزين الموصى بها (≤30 درجة مئوية، ≤60% رطوبة نسبية). للتخزين بعد هذه الفترة أو في بيئات غير خاضعة للرقابة، يلزم الخبز عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لمنع ظاهرة "الفرقعة" (تشقق العبوة بسبب التمدد السريع للبخار أثناء إعادة التدفق).

7. معلومات التعبئة والطلب

التعبئة القياسية هي شريط ناقل بارز بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 5000 قطعة. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، ينطبق الحد الأدنى لكمية التعبئة البالغة 500 قطعة للمخزون المتبقي. مواصفات الشريط والبكرة وفقًا لـ ANSI/EIA-481. يتم إغلاق الجيوب الفارغة في الشريط بشريط غطاء علوي لحماية المكونات. الحد الأقصى المسموح به لعدد المكونات المفقودة المتتالية (جيوب فارغة) هو اثنان، وفقًا للمعيار.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات بما في ذلك، على سبيل المثال لا الحصر: مؤشرات الحالة على الإلكترونيات الاستهلاكية (الهواتف، الأجهزة اللوحية، أجهزة الكمبيوتر المحمولة)، الإضاءة الخلفية للشاشات البلورية السائلة الصغيرة أو لوحات المفاتيح، الإضاءة الزخرفية، إضاءة المقصورة الداخلية للسيارات، ومؤشرات اللوحة العامة. تجعله سماكته المنخفضة مثاليًا للتصاميم المقيدة بالمساحة.

8.2 تصميم دائرة القيادة

تحديد التيار ضروري:مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. يجب دائمًا استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي أو دائرة قيادة بتيار ثابت لمنع تجاوز الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر (30 مللي أمبير). يمكن حساب قيمة المقاوم باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - Vf_LED) / I_desired. باستخدام Vf النموذجي البالغ 2.4 فولت والتيار المطلوب 20 مللي أمبير مع مصدر طاقة 5 فولت: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 أوم. سيكون المقاوم القياسي 130 أو 150 أوم مناسبًا.

إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (75 ملي واط كحد أقصى)، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في لوحة الدوائر المطبوعة حول الوسائد الحرارية (إذا تم تحديدها) أو عرض المسار العام يساعد في تبديد الحرارة، والحفاظ على كفاءة LED وعمره الافتراضي، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند القيادة بتيارات أعلى.

8.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُسمح بغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. يمكن أن يؤدي استخدام المنظفات الكيميائية غير المحددة أو العدوانية إلى إتلاف العبوة البلاستيكية والعدسة، مما يؤدي إلى تغير اللون أو التشقق.

9. المقارنة التقنية والتمييز

عوامل التمييز الأساسية لهذا المكون هيارتفاعه الفائق النحافة البالغ 0.35 ممواستخدامتقنية AlInGaPللرقاقة الخضراء.

• مقارنة بعبوات LED التقليدية:مقارنة بعبوات LED القديمة (مثل 3 مم أو 5 مم مثقوبة)، تقدم رقاقة LED السطحية هذه مساحة بصمة وملفًا أصغر بشكل كبير، مما يتيح تصاميم مصغرة حديثة. كما تسمح بالتجميع الآلي بالكامل.
• AlInGaP مقابل التقنيات الأخرى:للألوان الخضراء والصفراء، تقدم مصابيح LED من نوع AlInGaP عمومًا كفاءة إضاءة أعلى واستقرارًا أفضل لدرجة الحرارة مقارنة بالتقنيات القديمة مثل فوسفيد الغاليوم (GaP). يؤدي هذا إلى ناتج أكثر سطوعًا ولون أكثر اتساقًا عبر مجموعة من ظروف التشغيل.
• عدسة شفافة تمامًا:توفر العدسة الشفافة تمامًا (غير المنتشرة) أعلى ناتج ضوئي ممكن ونمط زاوية رؤية محدد جيدًا، على عكس العدسة المنتشرة التي تبعثر الضوء على نطاق أوسع لمظهر أكثر نعومة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بجهد 3.3 فولت بدون مقاوم؟

ج: لا. بدون مقاوم محدد للتيار، من المرجح أن يجبر تطبيق 3.3 فولت مباشرةً تيارًا يتجاوز بكثير الحد الأقصى البالغ 30 مللي أمبير، مما يتلف LED على الفور. استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو دائرة قيادة بتيار ثابت.

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة (574 نانومتر) والطول الموجي السائد (571 نانومتر)؟

ج: طول موجة الذروة هو المكان الذي تكون فيه القدرة الطيفية أعلى. الطول الموجي السائد مشتق من إدراك اللون (مخطط CIE) ويمثل اللون الفعلي المدرك بشكل أفضل. غالبًا ما يكونان متقاربين ولكن ليسا متطابقين، خاصة لمصابيح LED ذات الأطياف غير المتماثلة.

س: زاوية الرؤية هي 130 درجة. هل هذا يعني أن الضوء مرئي فقط داخل هذا المخروط؟

ج: لا، ينبعث الضوء في نمط شبه كروي، لكن شدته تتناقص مع الزاوية. مواصفات 130 درجة هي الزاوية التي تكون فيها الشدة نصف القيمة على المحور (0°). لا يزال بعض الضوء مرئيًا خارج هذه الزاوية، لكنه أغمق بشكل ملحوظ.

س: لماذا يقتصر وقت التخزين على 672 ساعة بعد فتح الكيس؟

ج: هذا بسبب مستوى حساسية الرطوبة (MSL). يمكن للعبوة البلاستيكية امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء الحرارة العالية لللحام بإعادة التدفق، يمكن أن تتحول هذه الرطوبة إلى بخار بسرعة، مما يسبب ضغطًا داخليًا يمكن أن يتسبب في تشقق العبوة ("الفرقعة"). يفترض حد 672 ساعة التخزين المناسب؛ يزيل الخبز الرطوبة الممتصة.

11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

المثال 1: شريط حالة متعدد LED:تصميم شريط حالة مكون من 5 أجزاء على جهاز محمول. لضمان سطوع ولون موحدين، حدد مصابيح LED من نفس فئة شدة الإضاءة (مثلًا، جميعها من الفئة N) ونفس فئة الطول الموجي السائد (مثلًا، جميعها من الفئة D). قم بتشغيلها بدائرة تيار ثابت مشتركة أو مقاومات فردية محسوبة باستخدام أقصى Vf من فئة الجهد الأمامي (مثلًا، الفئة 8، 2.4 فولت) لضمان إضاءة جميع مصابيح LED حتى مع أسوأ تغير في Vf.

المثال 2: إضاءة خلفية لمفتاح غشاء رقيق:ارتفاع 0.35 مم حاسم هنا. يمكن وضع LED مباشرة خلف أيقونة شفافة على طبقة غشاء بدون إضافة سماكة تقريبًا. قد يكون تيار 10-15 مللي أمبير (بدلاً من 20 مللي أمبير) كافيًا، مما يقلل من استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة مع توفير إضاءة كافية في بيئة مظلمة.

12. مبدأ التشغيل

LTST-C281KGKT هو مصدر ضوء شبه موصل يعتمد على تقاطع PN مكون من مواد AlInGaP. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج للتقاطع، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع N والثقوب من المنطقة من النوع P في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحن هذه، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد فجوة النطاق الطاقي المحددة لسبيكة AlInGaP الطول الموجي (اللون) للفوتونات المنبعثة، والتي في هذه الحالة تكون في المنطقة الخضراء من الطيف المرئي (~571 نانومتر). تعمل العبوة الإيبوكسية الشفافة تمامًا كعدسة، تشكل ناتج الضوء وتوفر حماية ميكانيكية وبيئية لرقاقة أشباه الموصلات الهشة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتبع تطوير مصابيح LED مثل LTST-C281KGPT عدة اتجاهات رئيسية في الصناعة:

• التصغير:التقليل المستمر في حجم العبوة (البصمة والارتفاع) لتمكين منتجات إلكترونية أصغر وأرق باستمرار.
• زيادة الكفاءة:التقدم في النمو الطبقي وتصميم الرقاقة (مثل استخدام AlInGaP) ينتج لومنات أعلى لكل واط (lm/W)، مما يقلل من استهلاك الطاقة لناتج ضوئي معين.
• تعزيز الموثوقية والتوافق:تحسينات في مواد البناء والعبوة تسمح بتحمل درجات حرارة أعلى، مثل تحمل ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص بدرجة 260 درجة مئوية، والتي أصبحت الآن معيارًا في الصناعة.
• التوحيد القياسي والأتمتة:اعتماد مخططات العبوة القياسية (EIA) والتعبئة بالشريط والبكرة أمر بالغ الأهمية للتتوافق مع خطوط تجميع تكنولوجيا التثبيت السطحي (SMT) الآلية عالية الحجم، مما يخفض تكاليف التصنيع.