ورقة بيانات LED LTST-C194KSKT الأصفر SMD - الأبعاد 1.6x0.8x0.3 مم - جهد أمامي 2.4 فولت - قدرة 75 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-C194KSKT صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED) من نوع التثبيت السطحي (SMD) مصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة ذات المساحة المحدودة. ينتمي إلى فئة مصابيح LED الرقيقة للغاية، حيث يتميز بارتفاع منخفض بشكل ملحوظ يبلغ 0.30 ملم فقط. وهذا يجعله خيارًا مثاليًا للتطبيقات التي يكون فيها ارتفاع المكون عاملاً تصميميًا حاسمًا، مثل شاشات العرض فائقة النحافة، والأجهزة المحمولة، ووحدات الإضاءة الخلفية.

يستخدم الجهاز مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لمنطقة إصدار الضوء. يُعرف نظام المواد هذا بإنتاجه ضوءًا عالي الكفاءة في الطيف من الكهرماني إلى الأحمر. في هذا الطراز المحدد، تم تصميمه لإصدار ضوء أصفر. يتم تغليف LED داخل عدسة شفافة تمامًا، مما يسمح بأقصى استخراج للضوء وزاوية مشاهدة واسعة. يتم تعبئته على شريط قياسي في الصناعة بعرض 8 مم، ويتم توريده على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة المستخدمة في الإنتاج الضخم.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

الميزة الأساسية لهذا LED هي الجمع بين عامل الشكل فائق النحافة وإخراج السطوع العالي من تقنية شريحة AlInGaP. إن امتثاله لتوجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة) يجعله منتجًا "أخضرًا" مناسبًا للأسواق العالمية ذات اللوائح البيئية الصارمة. تم تصميم الجهاز أيضًا ليكون متوافقًا مع عمليات اللحام الشائعة، بما في ذلك إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري، وهي معيارية في خطوط تجميع تكنولوجيا التثبيت السطحي (SMT).

يشمل السوق المستهدف مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية. تشمل التطبيقات الرئيسية مؤشرات الحالة، والإضاءة الخلفية للأزرار والرموز، وإضاءة اللوحات، والإضاءة الزخرفية في الأجهزة حيث يكون الحد الأدنى للسمك أمرًا بالغ الأهمية. إن توافقه مع معدات التثبيت الآلي يجعله مناسبًا للتصنيع بكميات كبيرة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير الرئيسية لأداء LED كما تم تعريفها في ظل ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C).

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود ويجب تجنبه في تصميم الدائرة.

• تبديد الطاقة (Pd):75 ميغاواط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن لحزمة LED تبديدها كحرارة. تجاوز هذا يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وتسريع تدهور التقاطع شبه الموصل.
• التيار الأمامي المستمر (IF):30 مللي أمبير. أقصى تيار أمامي مستمر يمكن تطبيقه. تحدد ورقة البيانات عامل تخفيض قدره 0.4 مللي أمبير/°C فوق درجة حرارة محيطة 25°C، مما يعني أن التيار المستمر المسموح به يتناقص مع ارتفاع درجة حرارة بيئة التشغيل.
• تيار الذروة الأمامي:80 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية) لتحقيق إخراج ضوئي أعلى لفترة وجيزة دون ارتفاع درجة الحرارة.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تطبيق جهد عكسي أكبر من هذا يمكن أن يسبب انهيارًا وتلفًا لا رجعة فيه لتقاطع LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:-55°C إلى +85°C. هذا يحدد الحدود البيئية للتشغيل الموثوق والتخزين غير التشغيلي.
• تحمل درجة حرارة اللحام:يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق بالموجة أو بالأشعة تحت الحمراء بدرجة حرارة ذروة تبلغ 260°C لمدة 5 ثوانٍ، واللحام بالطور البخاري عند 215°C لمدة 3 دقائق.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند تيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من حد أدنى 28.0 مللي كانديلا إلى حد أقصى 180.0 مللي كانديلا. القيمة الفعلية لوحدة معينة تعتمد على رمز التصنيف المخصص لها (انظر القسم 3). يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مرشح لمطابقة استجابة العين البشرية الضوئية (منحنى CIE).
• زاوية المشاهدة (2θ1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور المركزي. زاوية مشاهدة واسعة مثل هذه هي سمة من سمات العدسة الشفافة غير المنتشرة، مما يوفر إضاءة واسعة.
• طول موجة الانبعاث الذروة (λP):588 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج الطاقة الطيفية في أعلى مستوياته.
• الطول الموجي السائد (λd):587.0 نانومتر إلى 597.0 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد اللون (أصفر، في هذه الحالة). يتم اشتقاقه من إحداثيات اللونية CIE. يتم تصنيف الوحدات ضمن هذا النطاق.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف، حيث يقيس عرض طيف الانبعاث عند نصف قوته القصوى. تشير القيمة الأصغر إلى مصدر ضوء أكثر أحادية اللون.
• الجهد الأمامي (VF):عادة 2.00 فولت، بحد أقصى 2.40 فولت عند 20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED أثناء التشغيل.
• التيار العكسي (IR):أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق انحياز عكسي 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى "فئات" بناءً على المعلمات البصرية الرئيسية. يستخدم LTST-C194KSKT نظام تصنيف ثنائي الأبعاد.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED إلى أربع فئات شدة (N, P, Q, R) مقاسة بالمللي كانديلا (mcd) عند 20 مللي أمبير. لكل فئة قيمة دنيا وقصوى، مع تسامح +/-15% مسموح به داخل كل فئة. على سبيل المثال، الوحدة في الفئة 'R' سيكون لها شدة بين 112.0 مللي كانديلا و 180.0 مللي كانديلا. يجب على المصممين مراعاة هذا الاختلاف إذا كانت السطوع الموحد عبر مصابيح LED متعددة أمرًا بالغ الأهمية.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

وبالمثل، يتم تصنيف مصابيح LED إلى أربع مجموعات طول موجي (J, K, L, M) للتحكم في اتساق اللون. يتراوح الطول الموجي السائد من 587.0 نانومتر إلى 597.0 نانومتر عبر جميع الفئات. كل فئة محددة (مثل الفئة 'K' تغطي 589.5 نانومتر إلى 592.0 نانومتر) لها تسامح أضيق +/- 1 نانومتر. وهذا يضمن أن جميع مصابيح LED في دفعة معينة لها درجة لون أصفر متشابهة جدًا.

4. تحليل منحنى الأداء

بينما يتم الإشارة إلى المنحنيات الرسومية المحددة في ورقة البيانات (الشكل 1، الشكل 6)، فإن آثارها قياسية لتكنولوجيا LED. يمكن للمصممين توقع العلاقات العامة التالية:

• منحنى IV (التيار مقابل الجهد):الجهد الأمامي (VF) له معامل درجة حرارة موجب ويزداد أيضًا قليلاً مع ارتفاع التيار الأمامي. إنه غير خطي، حيث يُظهر نقطة انعطاف قبل أن يصبح أكثر خطية.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:إخراج الضوء يتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي حتى نقطة معينة، وبعدها قد تنخفض الكفاءة بسبب تأثيرات التسخين.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة:ينخفض إخراج الضوء لمصابيح LED من نوع AlInGaP عادةً مع زيادة درجة حرارة التقاطع. هذا اعتبار بالغ الأهمية لتطبيقات القيادة عالية الموثوقية أو عالية الطاقة.
• التوزيع الطيفي:طيف الانبعاث متمركز حول طول موجة الذروة (588 نانومتر) مع نصف العرض المحدد 15 نانومتر، مما يحدد نقطة اللون الأصفر.

5. معلومات الميكانيكا والتعبئة

5.1 أبعاد الجهاز والقطبية

يتوافق LED مع بصمة حزمة قياسية EIA. البعد الرئيسي هو ارتفاعه البالغ 0.30 ملم. توفر الرسومات الميكانيكية التفصيلية في ورقة البيانات الطول والعرض وتباعد الوسادات. للمكون علامة قطبية، عادةً مؤشر الكاثود على العبوة أو عبر اتجاه الشريط، والتي يجب مراعاتها أثناء التجميع لضمان التشغيل الصحيح.

5.2 تصميم وسادة اللحام الموصى به

تتضمن ورقة البيانات نمط أرضية مقترح (تخطيط وسادة اللحام) لتصميم PCB. الالتزام بهذا النمط أمر بالغ الأهمية لتحقيق وصلات لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء إعادة التدفق. تذكر ملاحظة بحد أقصى لسمك الاستنسل 0.10 ملم لتطبيق عجينة اللحام لمنع الجسر بين الوسادات المتقاربة.

5.3 مواصفات التعبئة بالشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED على شريط حامل بارز (عرض 8 مم) ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات. تحتوي كل بكرة على 5000 قطعة. تتبع التعبئة معايير ANSI/EIA 481-1-A-1994. تشمل المواصفات الرئيسية: يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط غطاء، حد أدنى لكمية التعبئة 500 قطعة للبكرات المتبقية، وحد أقصى لمكونين مفقودين متتاليين مسموح به لكل بكرة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملفات إعادة التدفق باللحام

توفر ورقة البيانات ملفين مقترحين لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR): أحدهما لعملية اللحام القياسية بالقصدير والرصاص (SnPb) والآخر لعملية اللحام الخالية من الرصاص (Pb-free)، عادةً باستخدام سبيكة SAC (Sn-Ag-Cu). يتطلب الملف الخالي من الرصاص درجة حرارة ذروة أعلى (حوالي 260°C) ولكن بمعدلات تسخين وتبريد يتم التحكم فيها بعناية لتقليل الصدمة الحرارية. تحدد الملفات مناطق التسخين المسبق، والوقت فوق نقطة الانصهار، ومدة درجة حرارة الذروة (مثل 5 ثوانٍ عند 260°C كحد أقصى).

6.2 احتياطات التخزين والتعامل

يجب تخزين البكرات غير المفتوحة في بيئة لا تتجاوز 30°C و 70% رطوبة نسبية. بمجرد إزالتها من كيس الحاجز الرطوبة الأصلي، يجب استخدام المكونات خلال 672 ساعة (28 يومًا) لتجنب امتصاص الرطوبة، مما قد يسبب "انفجار الذرة" أثناء إعادة التدفق. إذا تجاوز التخزين هذه الفترة، يوصى بالخبز عند حوالي 60°C لمدة 24 ساعة قبل اللحام. للتخزين طويل الأمد خارج الكيس الأصلي، استخدم حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو بيئة مفرغة بالنيتروجين.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، استخدم فقط المذيبات المحددة. توصي ورقة البيانات بالغمر في الكحول الإيثيلي أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتلف المنظفات الكيميائية غير المحددة العدسة البلاستيكية أو مادة العبوة.

7. اعتبارات تصميم التطبيق

7.1 تصميم دائرة القيادة

LED هو جهاز مدفوع بالتيار. القاعدة التصميمية الأكثر أهمية هي استخدام آلية تحديد التيار دائمًا. توصي ورقة البيانات بشدة باستخدام مقاوم متسلسل لكل LED (نموذج الدائرة A)، حتى عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي بمصدر جهد. وذلك لأن الجهد الأمامي (VF) لمصابيح LED يمكن أن يختلف قليلاً من وحدة إلى أخرى. بدون مقاومات فردية، ستسحب مصابيح LED ذات VF أقل تيارًا أكثر بشكل غير متناسب، مما يؤدي إلى سطوع غير متكافئ وإجهاد محتمل (نموذج الدائرة B). للتطبيقات الدقيقة، يفضل استخدام مشغلات التيار الثابت.

7.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

تقاطع أشباه الموصلات في مصابيح LED معرض بشدة للتلف من التفريغ الكهروستاتيكي. تحدد ورقة البيانات إجراءات التحكم الأساسية في ESD: يجب على المشغلين ارتداء أساور معصم مؤرضة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة؛ يجب تأريض جميع محطات العمل والمعدات وأرفف التخزين بشكل صحيح؛ ويجب استخدام مؤين لتحييد الشحنات الساكنة التي يمكن أن تتراكم على العدسة البلاستيكية أثناء التعامل. قد لا يسبب تلف ESD فشلاً فوريًا ولكن يمكن أن يؤدي إلى تقليل العمر الافتراضي أو أداء غير منتظم.

7.3 إدارة الحرارة

على الرغم من أن الجهاز صغير، إلا أن حد تبديد الطاقة 75 ميغاواط ومنحنى تخفيض التيار يشيران إلى أن إدارة الحرارة مهمة، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بالقرب من أقصى تيار مستمر. يمكن أن يساعد ضمان مساحة كافية من النحاس على PCB حول وسادات اللحام في تبديد الحرارة. يمكن أن تتغير شدة الإضاءة والطول الموجي السائد مع درجة حرارة التقاطع، لذا فإن الحفاظ على بيئة حرارية مستقرة يساهم في أداء بصري ثابت.

8. المقارنة والتمييز التقني

المميز الأساسي لـ LTST-C194KSKT هو ارتفاعه البالغ 0.30 ملم ضمن فئة LED الأصفر AlInGaP. مقارنة بمصابيح LED SMD القياسية التي يبلغ ارتفاعها غالبًا 0.6 ملم أو 1.0 ملم، يمثل هذا انخفاضًا بنسبة 50-70% في الارتفاع. يتم تحقيق ذلك دون المساس بشكل كبير بالأداء البصري، حيث لا يزال يوفر زاوية مشاهدة واسعة ومستويات سطوع مناسبة لتطبيقات المؤشر. إن توافقه مع عمليات إعادة التدفق القياسية يجعله بديلاً مباشرًا للمكونات الأكثر سمكًا في سيناريوهات ترقية المساحة، على عكس بعض الأجهزة فائقة النحافة التي تتطلب تقنيات تجميع متخصصة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

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

ج: لا. يجب عليك استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 3.3 فولت و VF نموذجي 2.0 فولت عند 20 مللي أمبير، ستكون قيمة المقاوم R = (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65 أوم. مقاوم قياسي 68 أوم سيكون مناسبًا.

س: لماذا يوجد مثل هذا النطاق الكبير في شدة الإضاءة (28 إلى 180 مللي كانديلا)؟

ج: هذا هو النطاق الكلي عبر جميع الإنتاج. لطلب محدد، يمكنك طلب فئة أضيق (مثل الفئة R: 112-180 مللي كانديلا) لضمان اتساق السطوع في تطبيقك.

س: هل العدسة الشفافة مناسبة لشريط ضوء واسع وموحد؟

ج: توفر العدسة الشفافة زاوية مشاهدة واسعة (130°) ولكنها قد تنتج "بقعة ساخنة" أكثر تركيزًا مقارنة بعدسة منتشرة. للحصول على أشرطة موحدة تمامًا، غالبًا ما يتم استخدام بصريات ثانوية أو أدلة ضوء بالتزامن مع مصابيح LED.

س: كيف أفسر رسم ملف اللحام؟

ج: يظهر الرسم البياني درجة الحرارة على المحور الصادي والوقت على المحور السيني. يحدد الخط درجة الحرارة المستهدفة التي يجب أن يختبرها حزمة LED أثناء مرورها عبر فرن إعادة التدفق. النقاط الرئيسية هي أقصى معدل تسخين، درجة حرارة ونقاط التسخين المسبق، الوقت فوق نقطة انصهار اللحام، درجة حرارة الذروة، وأقصى معدل تبريد.

10. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

المثال 1: مؤشر الحالة في جهاز قابل للارتداء

في ساعة ذكية أو متتبع لياقة، تكون مساحة اللوحة والسمك محدودة بشدة. يمكن لـ LTST-C194KSKT واحد، يتم تشغيله عند 10-15 مللي أمبير عبر دبوس GPIO ومقاوم متسلسل، أن يوفر إشعارًا واضحًا (الشحن، الرسالة، بطارية منخفضة) دون إضافة سمك ذي معنى. تضمن زاوية المشاهدة الواسعة رؤية الضوء من زوايا مختلفة على المعصم.

المثال 2: الإضاءة الخلفية لألواح مفاتيح الغشاء

للوحات التحكم الصناعية ذات أزرار الغشاء، يمكن وضع عدة مصابيح LED صفراء أسفل رموز الأزرار الشفافة. يسمح الشكل فائق النحافة لها بالتناسب مع التجويف الضحل خلف ورقة الغشاء. من خلال تحديد مصابيح LED من نفس فئة الشدة والطول الموجي (مثل الفئة Q، الفئة K)، يمكن تحقيق لون وسطوع متسقين عبر جميع المفاتيح.

المثال 3: الإضاءة الزخرفية للحافة

في منتج إلكتروني استهلاكي رقيق (مثل مكبر صوت، راوتر)، يمكن لخط من هذه المصابيح LED الموضوعة على طول حافة داخلية، مقترنة بدليل ضوء أو موزع، أن يخلق خطًا زخرفيًا متوهجًا موحدًا. يسمح الارتفاع 0.3 ملم بوضعها قريبة جدًا من الغلاف الخارجي للمنتج.

11. مقدمة مبدأ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في LTST-C194KSKT على الالكترولومينيسانس في تقاطع p-n شبه موصل مصنوع 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 حيث تتحد. في أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق المباشر مثل AlInGaP، يطلق حدث إعادة التركيب هذا الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث من خلال طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات، والتي يتم هندستها أثناء عملية نمو البلورة لتكون في الطيف الأصفر (~588-597 نانومتر). تقوم العدسة الإيبوكسية الشفافة بتغليف الشريحة، وتوفر الحماية الميكانيكية، وتشكل نمط إخراج الضوء.

12. الاتجاهات والسياق التكنولوجي

يتوافق تطوير LTST-C194KSKT مع عدة اتجاهات رئيسية في الإلكترونيات الضوئية وتصنيع الإلكترونيات. إن الدفع نحو التصغير والمكونات ذات الارتفاع المنخفض لا هوادة فيه، مدفوعًا بطلب المستهلكين على الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والأجهزة القابلة للارتداء الأرق. تظل تكنولوجيا AlInGaP الحل السائد لمصابيح LED الكهرمانية والصفراء والحمراء عالية الكفاءة، على الرغم من أن التطورات في مصابيح LED الزرقاء المحولة بالفوسفور (pc-LEDs) تقدم الآن بدائل لبعض التطبيقات الصفراء/الخضراء. إن التركيز على الامتثال لـ RoHS والتصنيع الأخضر أصبح الآن معيارًا عالميًا. علاوة على ذلك، تعكس أنظمة التصنيف التفصيلية والتعبئة الموحدة (الشريط والبكرة، بصمات EIA) حاجة الصناعة للإنتاج الضخم والآلي والمتسق لتلبية متطلبات سلاسل التوريد العالمية. إن تضمين ملفات محددة لللحام الخالي من الرصاص يؤكد على الانتقال الكامل للصناعة بعيدًا عن العمليات القائمة على الرصاص.