ورقة بيانات LED LTST-C198KGKT - رفيع 0.2 مم - جهد أمامي 2.6 فولت - أخضر AlInGaP - طاقة 78 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-C198KGKT مصباح LED رقائقي فائق الرقة مصمم للتركيب السطحي، مخصص للتطبيقات الإلكترونية الحديثة والمدمجة. تتميزه الرئيسية هي سماكته المنخفضة للغاية والتي تبلغ 0.2 مليمتر فقط، مما يجعله مناسبًا للأجهزة التي تكون فيها المساحة وارتفاع المكونات قيودًا حرجة. يستخدم الجهاز مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لإنتاج ضوء أخضر عالي السطوع. يتم تعبئته على شريط قياسي 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، مما يضمن التوافق مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة (Pick-and-Place) وعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء. يُصنف هذا LED كمنتج أخضر ويتوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).

1.1 المزايا الأساسية

تنبع المزايا الرئيسية لهذا المكون من مزيجه بين التصغير والأداء. تتيح سماكة 0.2 مم التكامل في منتجات رفيعة للغاية. توفر تقنية شريحة AlInGaP كفاءة إضاءة فائقة مقارنة بالمواد التقليدية، مما يؤدي إلى سطوع عالٍ من شكل صغير الحجم. يضمن التوافق الكامل مع خطوط تجميع SMT (تقنية التركيب السطحي) الآلية تبسيط التصنيع وتقليل تكاليف الإنتاج. كما أن تصميمه متوافق مع الدوائر المتكاملة (IC)، مما يسمح بالتشغيل المباشر من مخارج المنطق القياسية.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية المحددة في ورقة البيانات.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي إذا تجاوزتها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر (DC) هو 30 مللي أمبير. يُسمح بتيار أمامي ذروة أعلى يصل إلى 80 مللي أمبير ولكن فقط في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية لمنع ارتفاع درجة الحرارة. الحد الأقصى لجهد الانعكاس الذي يمكن تطبيقه هو 5 فولت. تجاوز هذا يمكن أن يسبب انهيار الوصلة. يمكن للجهاز تبديد طاقة تصل إلى 78 ميغاواط. نطاق درجة حرارة التشغيل هو من -30°C إلى +85°C، ويمكن تخزينه في درجات حرارة من -40°C إلى +85°C. بالنسبة للحام، يمكنه تحمل درجة حرارة ذروة إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء تبلغ 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية بدرجة حرارة محيطة 25°C وتيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. شدة الإضاءة (Iv) لها قيمة نموذجية تبلغ 60.0 ملي كانديلا (mcd)، مع قيمة دنيا محددة تبلغ 36.0 mcd. يتم قياس هذه الشدة باستخدام مستشعر ومرشح يحاكي استجابة العين البشرية للضوء. زاوية الرؤية (2θ1/2)، المُعرَّفة على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض فيها الشدة إلى نصف قيمتها على المحور، هي 130 درجة، مما يشير إلى نمط رؤية واسع. الطول الموجي السائد (λd)، الذي يحدد اللون المُدرك، هو 570 نانومتر (أخضر). الطول الموجي لذروة الانبعاث (λp) هو 574 نانومتر. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو 15 نانومتر، ويصف نقاء الطيف. يتراوح الجهد الأمامي (VF) عادةً من 2.1 فولت إلى 2.6 فولت عند 20 مللي أمبير. تيار الانعكاس (IR) هو بحد أقصى 10.0 ميكرو أمبير عند تطبيق انحياز عكسي 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف الدقيق (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء. يستخدم LTST-C198KGKT نظام تصنيف ثنائي الأبعاد يعتمد على شدة الإضاءة والطول الموجي السائد.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى ثلاث مجموعات: N2 (36.0 - 45.0 mcd)، و P (45.0 - 71.0 mcd)، و Q (71.0 - 112.0 mcd). يتم تطبيق تسامح +/-15% داخل كل مجموعة. وهذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED بناءً على مستوى السطوع المطلوب لتطبيقهم، مما يضمن التوحيد البصري في المنتجات التي تستخدم مصابيح LED متعددة.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم فرز الطول الموجي السائد، الذي يحدد الدرجة الدقيقة للون الأخضر، إلى ثلاث مجموعات: C (567.5 - 570.5 نانومتر)، و D (570.5 - 573.5 نانومتر)، و E (573.5 - 576.5 نانومتر). التسامح لكل مجموعة هو +/- 1 نانومتر. هذا التحكم الدقيق ضروري للتطبيقات التي يكون فيها اتساق اللون مهمًا، مثل مؤشرات الحالة أو شاشات العرض الملونة الكاملة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى رسوم بيانية محددة في ورقة البيانات (الشكل 1، الشكل 5)، يمكن مناقشة آثارها. العلاقة بين التيار الأمامي (IF) والجهد الأمامي (VF) هي عادةً علاقة أسية، تتبع معادلة الصمام الثنائي. يجب على المصممين مراعاة نطاق VF عند تصميم دوائر تحديد التيار. منحنى شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي يكون خطيًا بشكل عام ضمن نطاق التشغيل ولكنه سيشبع عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية. اعتماد الجهد الأمامي على درجة الحرارة سلبي (VF يقل مع زيادة درجة الحرارة)، وهي خاصية قياسية للصمامات الثنائية لأشباه الموصلات. منحنى التوزيع الطيفي سيظهر ذروة عند 574 نانومتر بعرض 15 نانومتر عند نصف القيمة القصوى.

5. معلومات الميكانيكا والتعبئة

5.1 أبعاد العبوة والقطبية

يتميز LED بمخطط عبوة قياسي EIA. يتم تحديد الكاثود بوضوح في مخطط التعبئة على الشريط والبكرة. يتم توفير رسومات أبعاد دقيقة في ورقة البيانات، بجميع القياسات بالمليمترات وتسامح عام ±0.10 مم. المظهر فائق الرقة 0.2 مم هو مواصفة ميكانيكية رئيسية.

5.2 تصميم وسادة اللحام الموصى به

يتم توفير تخطيط مقترح لوسادة اللحام لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء إعادة التدفق. تتضمن التوصية أقصى سمك للقالب 0.08 مم للتحكم في حجم معجون اللحام ومنع الجسور أو ظاهرة "الشمعدان" للمكون الصغير جدًا.

6. دليل اللحام والتجميع

6.1 منحنى لحام إعادة التدفق

يتم توفير منحنى مقترح لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، متوافق مع معايير JEDEC. تشمل المعلمات الرئيسية منطقة تسخين أولي 150-200°C، وقت تسخين أولي أقصى 120 ثانية، درجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260°C، ووقت فوق نقطة السيولة (عند درجة حرارة الذروة) محدود بحد أقصى 10 ثوانٍ. تم تصميم المنحنى لتقليل الإجهاد الحراري على عبوة LED مع ضمان إعادة تدفق اللحام بشكل صحيح.

6.2 ظروف التخزين والتعامل

يمكن أن يتلف التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) الـ LED. التعامل باستخدام أساور معصم مؤرضة وعلى معدات مؤرضة بشكل صحيح إلزامي. للتخزين، يجب الاحتفاظ بأكياس مقاومة للرطوبة غير مفتوحة مع مجفف عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية، مع عمر تخزين لمدة عام. بمجرد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية واستخدامها خلال أسبوع واحد. إذا تم تخزينها لفترة أطول خارج الكيس الأصلي، يجب تجفيفها عند 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُوصى بغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في إتلاف مادة العبوة أو العدسة.

7. معلومات التعبئة والطلب

التعبئة القياسية هي شريط 8 مم على بكرات قطر 7 بوصة (178 مم). تحتوي كل بكرة كاملة على 5000 قطعة. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، ينطبق حد أدنى لتعبئة 500 قطعة للدفعات المتبقية. تتبع مواصفات الشريط والبكرة معايير ANSI/EIA 481. يحتوي الشريط على غطاء علوي لحماية المكونات، والحد الأقصى المسموح به لعدد المكونات المفقودة المتتالية في الشريط هو اثنان.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED مخصص للمعدات الإلكترونية العادية. مظهره الرفيع يجعله مثاليًا للإضاءة الخلفية في الإلكترونيات الاستهلاكية فائقة النحافة (الهواتف الذكية، الأجهزة اللوحية، أجهزة الكمبيوتر المحمولة)، ومؤشرات الحالة في الأجهزة المحمولة، وإضاءة اللوحات في أدوات القياس. سطوعه العالي وزاوية رؤيته الواسعة تناسبه للتطبيقات التي تتطلب وضوحًا جيدًا.

8.2 اعتبارات التصميم

يجب على مصممي الدوائر تنفيذ تحديد تيار مناسب، عادةً باستخدام مقاوم متسلسل، لضمان ألا يتجاوز التيار الأمامي الحد الأقصى للتصنيف المستمر البالغ 30 مللي أمبير. يجب مراعاة تباين الجهد الأمامي (2.1 فولت إلى 2.6 فولت) في تصميم مصدر الطاقة. من أجل التوحيد البصري في مصفوفات LED المتعددة، فإن تحديد مصابيح LED من نفس مجموعة الشدة والطول الموجي أمر بالغ الأهمية. يجب أن يتبع تخطيط اللوحة المطبوعة أبعاد وسادة اللحام الموصى بها وإرشادات القالب لضمان تجميع موثوق.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يتمثل التمييز الأساسي لـ LTST-C198KGKT في مزيجه بين النحافة الشديدة (0.2 مم) واستخدام تقنية AlInGaP. مقارنة بمصابيح LED الخضراء القديمة من نوع GaP (فوسفيد الغاليوم)، تقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير واستقرارًا حراريًا أفضل. مقارنة بمصابيح LED الرفيعة الأخرى، فإن زاوية الرؤية المحددة البالغة 130 درجة واسعة بشكل ملحوظ، مما يوفر وضوحًا أفضل خارج المحور. توافقه مع إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية والتعبئة على الشريط والبكرة يجعله حلاً جاهزًا للإنتاج الآلي الضخم، على عكس بعض مصابيح LED القديمة ذات الثقب المار أو التي توضع يدويًا.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من دبوس متحكم دقيق 3.3 فولت أو 5 فولت؟

ج: لا. يجب عليك استخدام مقاوم محدد للتيار. الجهد الأمامي هو ~2.6 فولت كحد أقصى. توصيل 3.3 فولت مباشرة سيسمح بتدفق تيار مفرط، مما قد يدمر LED. احسب قيمة المقاوم باستخدام R = (Vcc - Vf) / If.

س: ماذا يعني تصنيف "تيار الذروة الأمامي"؟

ج: يعني أنه يمكنك تشغيل LED بنبض قصير يصل إلى 80 مللي أمبير لتحقيق سطوع لحظي أعلى، ولكن فقط في ظل ظروف محددة للغاية: عرض نبضة 0.1 مللي ثانية ودورة عمل 10% أو أقل. هذا ليس للتشغيل المستمر.

س: لماذا يلزم التجفيف إذا تم تخزين مصابيح LED خارج الكيس؟

ج: يمكن للعبوة البلاستيكية امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء التسخين السريع لعملية لحام إعادة التدفق، يمكن أن تتبخر هذه الرطوبة بشكل انفجاري، مما يسبب انفصالًا داخليًا أو تشققًا ("الفرقعة"). يزيل التجفيف هذه الرطوبة الممتصة.

11. حالة تصميم عملية

فكر في تصميم مؤشر حالة لجهاز قابل للارتداء. يحتوي الجهاز على لوحة دوائر مطبوعة مرنة-صلبة مع قيود ارتفاع أقل من 0.3 مم في منطقة المؤشر. LTST-C198KGKT، بسماكة 0.2 مم، يناسب تمامًا. مطلوب مؤشر أخضر لإظهار "شحن كامل". يختار المصمم مصابيح LED من مجموعة "P" للشدة ومجموعة "D" للطول الموجي لضمان لون وسطوع متسقين عبر جميع الوحدات. يتم تشغيل LED عند 15 مللي أمبير (أقل بكثير من الحد الأقصى 30 مللي أمبير) عبر مقاوم محدد للتيار من خط بطارية الجهاز 3.0 فولت، مما يوفر سطوعًا وافرًا مع استهلاك منخفض للطاقة. يستخدم تخطيط اللوحة المطبوعة هندسة الوسادة الموصى بها، ويستخدم مصنع التجميع منحنى إعادة التدفق المقدم، مما يؤدي إلى إنتاج موثوق وعالي العائد.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد LED على وصلة أشباه موصلات p-n مصنوعة من مواد AlInGaP. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق لأشباه الموصلات، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأخضر عند حوالي 570 نانومتر. يتم تحقيق العبوة فائقة الرقة باستخدام شريحة LED بمقياس الشريحة مع الحد الأدنى من مادة التغليف، على عكس مصابيح LED التقليدية ذات العدسة البلاستيكية المصبوبة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر اتجاه مصابيح LED للمؤشرات والإضاءة الخلفية نحو مزيد من التصغير، وكفاءة أعلى، واتساق لوني أفضل. تتحرك ارتفاعات العبوات من 0.2 مم نحو ملامح أرق. هناك استخدام متزايد لمواد أشباه الموصلات المتقدمة مثل InGaN (للأزرق/الأخضر/الأبيض) و AlInGaP (للأحمر/البرتقالي/الأصفر/الأخضر) لتحل محل المواد الأقل كفاءة. التكامل هو اتجاه آخر، مع مصفوفات LED متعددة أو مصابيح LED مجمعة مع دوائر التشغيل IC في عبوات واحدة. علاوة على ذلك، فإن السعي نحو كفاءة الطاقة يدفع نحو تصنيفات أعلى للومن لكل واط، مما يقلل من استهلاك الطاقة في التطبيقات النهائية. أصبحت الاختبارات الآلية ومواصفات التصنيف الدقيق الأكثر تشددًا معيارًا لتلبية متطلبات شاشات العرض عالية الدقة والتطبيقات التي تتطلب مطابقة ألوان دقيقة.