ورقة بيانات LED SMD طراز LTST-C171KEKT - أبعاد 3.2x1.6x0.8 مم - جهد أمامي 2.4 فولت - قدرة 75 ميغاواط - لون أحمر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-C171KEKT صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED) من نوع الأجهزة السطحية التركيب (SMD) وينتمي إلى فئة LED الرقاقة. السمة الأساسية المميزة له هي سماكته المنخفضة للغاية، حيث يبلغ ارتفاع العبوة 0.8 ملليمتر فقط. وهذا يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تكون فيها قيود المساحة، وخاصة الارتفاع الرأسي (Z-height)، حاسمة. يستخدم الجهاز مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP) كمصدر للضوء، وهي مصممة لإنتاج انبعاث ضوئي أحمر عالي الكفاءة. يتم توريد LED بتنسيق عبوة قياسي متوافق مع معايير EIA، مثبتًا على شريط ناقل بعرض 8 مم وملفوف على بكرات قطر 7 بوصات، مما يسهل التوافق مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة المستخدمة في التصنيع الإلكتروني الحديث.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تُحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف التشغيل العادية. بالنسبة لـ LTST-C171KEKT، يتم تحديد أقصى تيار أمامي مستمر (DC) بـ 30 مللي أمبير عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. يمكن للجهاز تحمل تيارات عابرة أعلى في ظل ظروف النبض، حيث يُسمح بتيار أمامي ذروة يصل إلى 80 مللي أمبير عند دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. الحد الأقصى لتبديد الطاقة هو 75 ميغاواط. المعلمة الحرارية الحرجة هي عامل التخفيض للتيار الأمامي، وهو خطي بدءًا من 50 درجة مئوية بمعدل 0.4 مللي أمبير لكل درجة مئوية. وهذا يعني أنه يجب تقليل التيار المستمر المسموح به مع زيادة درجة حرارة التشغيل فوق 50 درجة مئوية لمنع ارتفاع درجة الحرارة. أقصى جهد عكسي يمكن تطبيقه دون التسبب في الانهيار هو 5 فولت. الجهاز مصنف للتشغيل والتخزين ضمن نطاق درجة حرارة يتراوح من -55 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس خصائص التشغيل النموذجية عند Ta=25°C. المعلمة البصرية الرئيسية، شدة الإضاءة (Iv)، لها قيمة نموذجية تبلغ 54.0 ملي كانديلا (mcd) عند التشغيل بشرط الاختبار لتيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير. من المهم ملاحظة أن هذا القياس يستخدم مستشعرًا ومرشحًا معايرين لمنحنى استجابة العين الضوئي CIE. زاوية الرؤية، المُعرَّفة على أنها 2θ1/2 حيث تنخفض الشدة إلى نصف قيمتها على المحور، هي 130 درجة واسعة، مما يشير إلى نمط انبعاث واسع منتشر بدلاً من شعاع ضيق. تظهر الخصائص الطيفية أن طول موجة الانبعاث الذروة (λP) يبلغ عادةً 632 نانومتر، بينما يبلغ طول الموجة السائد (λd)، الذي يحدد اللون إدراكيًا، عادةً 624 نانومتر. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو 20 نانومتر، ويصف انتشار الأطوال الموجية المنبعثة. كهربائيًا، الجهد الأمامي (VF) عند 20 مللي أمبير هو عادةً 2.4 فولت، بحد أقصى 2.4 فولت. التيار العكسي (IR) منخفض جدًا، بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند انحياز عكسي كامل 5 فولت. سعة الجهاز (C) تبلغ عادةً 40 بيكوفاراد مقاسة عند انحياز صفر وتردد 1 ميجاهرتز.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يستخدم المنتج نظام تصنيف لتصنيف الوحدات بناءً على شدة إضاءتها المقاسة. وهذا يضمن الاتساق داخل الدفعة الإنتاجية للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا موحدًا. يتم تعريف رموز التصنيف لـ LTST-C171KEKT على النحو التالي: رمز التصنيف M يغطي الشدة من 18.0 إلى 28.0 mcd، N من 28.0 إلى 45.0 mcd، P من 45.0 إلى 71.0 mcd، Q من 71.0 إلى 112.0 mcd، و R من 112.0 إلى 180.0 mcd، وكلها مقاسة عند IF=20mA. يتم تطبيق تسامح +/-15% على حدود كل فئة شدة. لا تشير ورقة البيانات إلى تصنيف منفصل لطول الموجة السائد أو الجهد الأمامي لهذا الرقم المحدد، مما يشير إلى تحكم دقيق في هذه المعلمات أو عرض لفئة واحدة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يشير المقتطف النصي المقدم إلى منحنيات الخصائص النموذجية في الصفحة 6، فإن الرسوم البيانية المحددة غير مدرجة في النص. بناءً على سلوك LED القياسي، من المتوقع رؤية منحنيات توضح العلاقة بين التيار الأمامي (IF) وشدة الإضاءة (Iv)، والتي تكون خطية بشكل عام في نطاق التشغيل العادي. منحنى حاسم آخر سيوضح الجهد الأمامي (VF) مقابل التيار الأمامي (IF)، مُظهرًا خاصية I-V الأسية للصمام الثنائي. منحنيات الاعتماد على درجة الحرارة هي أيضًا قياسية، تُظهر كيف تتغير شدة الإضاءة والجهد الأمامي مع درجة حرارة المحيط أو التقاطع، حيث تُظهر عادةً انخفاضًا في الشدة وانخفاضًا طفيفًا في VF مع ارتفاع درجة الحرارة. منحنى توزيع القدرة الطيفية النسبية سيمثل بصريًا ذروة الانبعاث عند ~632 نانومتر وعرض النصف 20 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

يتم تعبئة LED في بصمة قياسية لـ LED الرقاقة في الصناعة. السمة الميكانيكية الرئيسية هي السماكة المنخفضة للغاية البالغة 0.80 مم. يتم الإشارة إلى رسومات الأبعاد التفصيلية للعبوة، مع تحديد الطول والعرض وتباعد الأطراف والتسامحات الميكانيكية الحرجة الأخرى، والتي تبلغ عادةً ±0.10 مم. تم تصميم الجهاز للتعبئة بالشريط والبكرة المتوافقة مع التجميع الآلي. مواصفات البكرة تتبع معايير ANSI/EIA 481-1-A-1994. تحتوي بكرة قطر 7 بوصات على 3000 قطعة. يحتوي الشريط على جيوب مغلقة بشريط غطاء. تحدد الإرشادات حدًا أقصى لقطعتين متتاليتين مفقودتين (جيوب فارغة) وحدًا أدنى لكمية التعبئة تبلغ 500 قطعة للبكرات المتبقية. يتم أيضًا توفير أبعاد تخطيط وسادات اللحام المقترحة لضمان تكوين وصلة لحام سليمة واستقرار ميكانيكي أثناء وبعد عملية الريفلوه.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الجهاز متوافق مع عمليات لحام الريفلوه بالأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري، وهو أمر أساسي للتجميع الخالي من الرصاص. يتم توفير حدود شروط اللحام المحددة. بالنسبة للحام الموجة، يتم تحديد درجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ. بالنسبة للريفلوه بالأشعة تحت الحمراء، يُسمح بنفس الذروة 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ. بالنسبة للريفلوه بالطور البخاري، الشرط هو 215 درجة مئوية لمدة تصل إلى 3 دقائق. تتضمن ورقة البيانات ملفات درجة حرارة الريفلوه المقترحة لكل من العمليات العادية (القصدير-الرصاص) والخالية من الرصاص. توصية الملف الخالي من الرصاص تنص صراحةً على أنها للاستخدام مع معجون لحام SnAgCu (القصدير-الفضة-النحاس). يتم سرد توصيات اللحام العامة الإضافية في قسم التحذيرات، بما في ذلك معلمات التسخين المسبق وأقصى درجة حرارة لمكواة اللحام (300 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى، مرة واحدة فقط).

7. توصيات التطبيق

تم تصميم هذا LED لتطبيقات المعدات الإلكترونية العامة، مثل معدات المكاتب وأجهزة الاتصال والأجهزة المنزلية. الاعتبار التصميمي الحاسم هو أن مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند تشغيل عدة مصابيح LED على التوازي، يوصى بشدة باستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED فردي (نموذج الدائرة A). لا يُنصح بتشغيل عدة مصابيح LED على التوازي مباشرة من مصدر جهد بدون مقاومات فردية (نموذج الدائرة B)، حيث يمكن أن تسبب الاختلافات الطفيفة في خصائص الجهد الأمامي (Vf) بين مصابيح LED الفردية في اختلافات كبيرة في توزيع التيار، وبالتالي، السطوع الملحوظ. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة تجعله مناسبًا لمؤشرات الحالة وإضاءة الخلفية للرموز أو الإضاءة العامة حيث يكون التغطية الزاوية الواسعة مرغوبة.

8. التعامل والتخزين والتحذيرات

يتم توفير تعليمات شاملة للتعامل لضمان الموثوقية. بالنسبة للتخزين، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة المحيط 30 درجة مئوية والرطوبة النسبية 60%. إذا تمت إزالة مصابيح LED من عبوة الحاجز الرطوبة الأصلية الخاصة بها، يوصى بإكمال عملية لحام الريفلوه بالأشعة تحت الحمراء خلال 672 ساعة (28 يومًا). للتخزين لفترات أطول خارج الكيس الأصلي، يُنصح بالتخزين في حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في جو نيتروجين. إذا تجاوز التخزين 672 ساعة، يوصى بالخبز عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل التجميع لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة \"الفرقعة\" أثناء الريفلوه. للتنظيف، يجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول فقط مثل كحول الأيزوبروبيل أو الإيثيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف العبوة. احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) القوية إلزامية، حيث أن الجهاز حساس. تشمل التوصيات استخدام أساور معصم مؤرضة، وتأريض جميع المعدات وأسطح العمل، واستخدام مؤينات لتحييد الشحنة الساكنة. يمكن أن يظهر تلف ESD كتيار تسرب عكسي مرتفع، أو جهد أمامي منخفض، أو فشل في الإضاءة عند التيارات المنخفضة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

عامل التمييز الأساسي لـ LTST-C171KEKT هو سماكته البالغة 0.8 مم، وهي منخفضة للغاية بالنسبة لـ LED الرقاقة. مقارنةً بمصابيح LED الرقاقة القياسية بارتفاع 1.0 مم أو 1.2 مم، فإن هذا يتيح التصميم في منتجات نهائية أرق. يوفر استخدام تقنية AlInGaP كفاءة إضاءة عالية للضوء الأحمر، مما يقدم عادةً أداءً واستقرارًا أفضل من التقنيات الأقدم مثل GaAsP. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة هي ميزة رئيسية أخرى، توفر انبعاث ضوئي واسع جدًا ومتساوي مقارنةً بمصابيح LED ذات زوايا رؤية أضيق، والتي تكون أكثر ملاءمة لتطبيقات الحزمة المركزة. توافقه مع الريفلوه القياسي بالأشعة تحت الحمراء/الطور البخاري والتعبئة بالشريط والبكرة يجعله مكونًا جاهزًا للاستخدام في خطوط تقنية التركيب السطحي (SMT) الآلية عالية الحجم.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما هي الميزة الرئيسية لارتفاع 0.8 مم؟

ج: تتيح التكامل في الأجهزة الإلكترونية فائقة الرقة، مثل الهواتف الذكية الحديثة والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة فائقة الرقة والتكنولوجيا القابلة للارتداء، حيث تكون المساحة الداخلية محدودة للغاية.



س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من مصدر منطقي 3.3 فولت أو 5 فولت؟

ج: لا. يجب تشغيل LED بمصدر محدود التيار. توصيله مباشرة بمصدر جهد سيتسبب في تدفق تيار مفرط، مما يدمر الجهاز. استخدم دائمًا مقاومة على التوالي أو دائرة قيادة تيار ثابت.



س: لماذا نحتاج إلى مقاومة على التوالي لكل LED موصل على التوازي؟

ج: الجهد الأمامي (Vf) لمصابيح LED له تسامح تصنيعي. بدون مقاومات فردية، ستسحب مصابيح LED ذات Vf أقل قليلاً تيارًا غير متناسب أكثر، مما يجعلها أكثر سطوعًا وربما ارتفاع درجة حرارتها، بينما ستكون تلك ذات Vf أعلى باهتة. تساعد المقاومة في معادلة التيار.



س: هل هذا LED مناسب للتطبيقات الخارجية؟

ج: نطاق درجة حرارة التشغيل هو من -55 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، وهو يغطي معظم الظروف الخارجية. ومع ذلك، فإن الموثوقية طويلة المدى في البيئات الخارجية تعتمد أيضًا على عوامل مثل التعرض للأشعة فوق البنفسجية وعزل الرطوبة لتجميع المنتج النهائي، والتي لم يتم تحديدها للمكون بمفرده.



س: ماذا يعني مصطلح \"عدسة شفافة\" (Water Clear)؟

ج: يشير إلى أن مادة العدسة شفافة وعديمة اللون. وهذا يسمح بانبعاث اللون الأصلي لرقاقة AlInGaP (الأحمر) دون أي تلوين أو تشتيت من العدسة نفسها، مما ينتج عنه لون مشبع.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات حالة لموجه شبكة رفيع.

يتطلب التصميم عدة مصابيح LED حمراء للحالة (للطاقة، الإنترنت، Wi-Fi، إلخ.) ليتم وضعها على لوحة أمامية بعمق محدود خلف الواجهة. استخدام مصابيح LED تقليدية بارتفاع 1.2 مم سيجبر على استخدام غلاف منتج أكثر سمكًا أو تصميم PCB متدرج معقد. من خلال اختيار LTST-C171KEKT بارتفاع 0.8 مم، يمكن وضع PCB أقرب إلى اللوحة الأمامية، مما يوفر 0.4 مم من المساحة الرأسية لكل موقع LED. وهذا يتيح تصميم موجه أكثر أناقة وإحكاما. تضمن زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة رؤية واضحة لأضواء المؤشرات من مجموعة واسعة من مواقع المشاهدة في الغرفة. ينفذ المصمم نموذج الدائرة A، باستخدام مقاومة محددة للتيار واحدة لكل LED متصل على التوازي بسكة 3.3 فولت على متحكم اللوحة الدقيقة، مما يضمن أن جميع المؤشرات لها سطوع موحد. يتبع تخطيط PCB أبعاد وسادات اللحام المقترحة من ورقة البيانات لضمان وصلات لحام موثوقة أثناء عملية الريفلوه الخالية من الرصاص المحددة لتجميع اللوحة الرئيسية.

12. مبدأ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في هذا LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في تقاطع p-n أشباه الموصلات. المنطقة النشطة مكونة من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP)، وهي مادة أشباه موصلات ذات فجوة نطاق مباشرة. عند تطبيق جهد انحياز أمامي يتجاوز طاقة فجوة النطاق للمادة، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. تتحد هذه حاملات الشحنة بشكل إشعاعي؛ أي عندما يتحد إلكترون مع فجوة، فإنه يطلق الطاقة في شكل فوتون. يتم تحديد الطول الموجي (اللون) للفوتون المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة AlInGaP، والتي تم تصميمها لإنتاج فوتونات في الجزء الأحمر من الطيف المرئي (حوالي 624-632 نانومتر). تغلف العدسة الإيبوكسية \"الشفافة\" رقاقة أشباه الموصلات، مما يوفر الحماية الميكانيكية، ويشكل حزمة إخراج الضوء (مما يؤدي إلى زاوية رؤية 130 درجة)، ويعزز استخراج الضوء من الرقاقة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتم دفع تطوير مصابيح LED الرقاقة فائقة الرقة مثل LTST-C171KEKT من خلال الاتجاه المستمر نحو التصغير وتقليل السماكة في الإلكترونيات الاستهلاكية، وداخل السيارات، والأجهزة القابلة للارتداء. الانتقال إلى AlInGaP من المواد الأقدم مثل GaAsP يوفر كفاءة أعلى، مما يعني مزيدًا من إخراج الضوء (لومن) لكل وحدة من طاقة الإدخال الكهربائية (واط)، مما يساهم في كفاءة طاقة أفضل في المنتجات النهائية. في التصنيع، أصبح التوافق مع ملفات درجة حرارة الريفلوه عالية الحرارة الخالية من الرصاص (Pb-free) متطلبًا قياسيًا الآن بسبب اللوائح البيئية العالمية (مثل RoHS). تستمر الصناعة في السعي لتحقيق سطوع أعلى في عبوات أصغر، وتحسين اتساق اللون من خلال تصنيف أكثر دقة، وتعزيز الموثوقية في ظل الظروف القاسية مثل ارتفاع درجة الحرارة والرطوبة. علاوة على ذلك، فإن دمج رقائق LED متعددة (RGB) في عبوة واحدة فائقة الرقة لتطبيقات الألوان الكاملة هو مجال تطوير نشط.