ورقة بيانات LED طراز LTW-C193DS5 - سماكة 0.35 مم - جهد أمامي أقصى 3.15 فولت - استطاعة 70 ميلي واط - ضوء أبيض - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تقدم هذه الوثيقة تفاصيل مواصفات صمام ثنائي باعث للضوء (LED) فائق الرقة من نوع جهاز مثبت على السطح (SMD). تم تصميم هذا المكون للتطبيقات التي تتطلب شكلاً مضغوطًا وإخراج ضوء أبيض عالي السطوع. يستخدم هيكله الأساسي تقنية أشباه الموصلات من نوع إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN)، المعروفة بتوليد ضوء أبيض بكفاءة. العبوة رقيقة بشكل استثنائي، مما يجعلها مناسبة للتصاميم ذات المساحة المحدودة في الإلكترونيات الحديثة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا الصمام الامتثال للوائح البيئية، والتوافق مع عمليات التجميع الآلي، والملاءمة لتقنيات اللحام بالتدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية. وهذا يجعله خيارًا مثاليًا للتصنيع بكميات كبيرة. يشمل السوق المستهدف مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية التي تتطلب أضواء مؤشر، أو إضاءة خلفية، أو إضاءة عامة في مساحة صغيرة جدًا.

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

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

• تبديد الطاقة (Pd):70 ميلي واط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن للصمام تبديدها كحرارة دون تدهور الأداء أو التسبب في فشل. تجاوز هذا الحد يعرض لخطر الانهيار الحراري.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):100 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار لحظي مسموح به في ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). وهو أعلى بكثير من تصنيف التيار المستمر.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):20 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر موصى به للتشغيل الموثوق على المدى الطويل. يجب على المصممين عادةً التشغيل بأقل من هذه القيمة.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -20°C إلى +80°C. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg):من -55°C إلى +105°C. يمكن تخزين الجهاز دون تطبيق طاقة ضمن نطاق درجة الحرارة الأوسع هذا.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:260°C لمدة 10 ثوانٍ. يحدد هذا درجة الحرارة القصوى ومنحنى الوقت الذي يمكن للعبوة تحمله أثناء اللحام بالتدفق.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعاملات عند درجة حرارة محيطة قياسية تبلغ 25°C وتحدد أداء الجهاز تحت ظروف التشغيل العادية.

• شدة الإضاءة (I_V):تتراوح من 45.0 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 180.0 مللي كانديلا (النموذجي) عند تيار الاختبار (I_F) بقيمة 5 مللي أمبير. يقيس هذا السطوع الملحوظ لإخراج الضوء كما تراه العين البشرية، باستخدام مرشح يقارب منحنى استجابة الضوء النهاري لـ CIE.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى (على المحور). تشير زاوية رؤية واسعة كهذه إلى نمط انبعاث أكثر انتشارًا، يشبه انبعاث لامبرت، مناسب للإضاءة المساحية.
• إحداثيات اللونية (x, y):القيم النموذجية هي x=0.294, y=0.286 عند I_F= 5mA. ترسم هذه الإحداثيات لون الضوء الأبيض على مخطط CIE 1931 اللوني، محددةً لونه المحدد أو "درجة البياض". ينطبق تسامح ±0.01 على هذه الإحداثيات.
• الجهد الأمامي (V_F):يتراوح من 2.70 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.15 فولت (الحد الأقصى) عند I_F= 5mA. هذا هو انخفاض الجهد عبر الصمام عند مرور التيار. إنه معامل حاسم لتصميم دائرة القيادة (مثل حساب مقاومة تحديد التيار).
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت. هذا المعامل لأغراض الاختبار فقط؛ لم يتم تصميم الجهاز للتشغيل تحت انحياز عكسي. تطبيق جهد عكسي في الدائرة يمكن أن يسبب فشلاً فورياً.

ملاحظات هامة:تؤكد ورقة البيانات على حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD). التعامل السليم باستخدام أسوار المعصم والمعدات المؤرضة إلزامي. جهاز الاختبار المحدد للونية وشدة الإضاءة هو أداة CAS140B.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء. وهذا يسمح للمصممين باختيار مكونات ذات خصائص مضبوطة بدقة.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (V_F)

يتم تصنيف مصابيح LED إلى ثلاث فئات بناءً على جهدها الأمامي عند 5 مللي أمبير:

- الفئة A:2.70V - 2.85V

- الفئة B:2.85V - 3.00V

- الفئة C:3.00V - 3.15V

التسامح على كل فئة هو ±0.1V. اختيار فئة محددة يضمن سطوعًا موحدًا وسحب تيار متجانس في المصفوفات المتوازية.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

يتم فرز مصابيح LED إلى ثلاث فئات سطوع عند 5 مللي أمبير:

- الفئة P:45.0 mcd - 71.0 mcd

- الفئة Q:71.0 mcd - 112.0 mcd

- الفئة R:112.0 mcd - 180.0 mcd

التسامح على كل فئة هو ±15%. وهذا يسمح بالاختيار بناءً على مستويات السطوع المطلوبة.

3.3 تصنيف اللون (Hue)

يتم التحكم بدقة في نقطة اللون الأبيض باستخدام ست فئات (من S1 إلى S6) محددة بواسطة أشكال رباعية على مخطط CIE 1931 اللوني. تحدد كل فئة منطقة صغيرة من أزواج الإحداثيات المسموح بها x و y. تقع القيمة النموذجية (x=0.294, y=0.286) ضمن منطقتي S1 و S3. ينطبق تسامح ±0.01 على الإحداثيات. هذا التصنيف حاسم للتطبيقات التي تتطلب لونًا أبيضًا متسقًا عبر مصابيح LED متعددة، مثل الإضاءة الخلفية للشاشات.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 6 لزاوية الرؤية)، تسمح البيانات المقدمة بإجراء تحليل مفاهيمي للعلاقات الرئيسية.

• التيار مقابل شدة الإضاءة (منحنى I-I_V):شدة الإضاءة تتناسب طرديًا مع التيار الأمامي، وتتبع عادةً علاقة شبه خطية عند التيارات المنخفضة قبل أن تشبع عند التيارات الأعلى. التشغيل عند نقطة الاختبار الموصى بها 5 مللي أمبير يضمن تحكمًا خطيًا وقابلًا للتنبؤ في السطوع.
• التيار مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):خاصية I-V لصمام LED هي أسية. نطاق V_Fالمحدد عند 5 مللي أمبير حاسم. يمكن أن تؤدي زيادة صغيرة في الجهد إلى زيادة كبيرة في التيار، ولهذا السبب يفضل استخدام مشغلات التيار الثابت على مصادر الجهد الثابت.
• الاعتماد على درجة الحرارة:شدة الإضاءة لمصابيح LED من نوع InGaN تنخفض عادةً مع زيادة درجة حرارة التقاطع (الإخماد الحراري). يجب مراعاة نطاق درجة حرارة التشغيل من -20°C إلى +80°C، حيث قد يتحول الناتج واللون في درجات الحرارة القصوى. الإدارة الحرارية المناسبة للوحة الدوائر المطبوعة ضرورية للحفاظ على الأداء.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتميز صمام LED بمخطط عبوة قياسي في الصناعة وفقًا لـ EIA. الميزة الرئيسية هي سماكته الفائقة البالغة 0.35 مم. يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح قياسي ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تم تضمين رسومات مفصلة ذات أبعاد في ورقة البيانات لتصميم بصمة PCB.

5.2 تخطيط مساند اللحام

يتم توفير أبعاد مساند اللحام الموصى بها لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء عملية التدفق. تشير ملاحظة إلى أن أقصى سماكة للاستنسل هي 0.10 مم لتطبيق معجون اللحام، وهو أمر بالغ الأهمية للتحكم في حجم اللحام على مكون صغير كهذا.

5.3 تحديد القطبية

تتضمن ورقة البيانات علامات أو رسومات لتحديد أطراف الأنود والكاثود. القطبية الصحيحة ضرورية لعمل الجهاز. تطبيق قطبية عكسية يمكن أن يدمر الصمام على الفور.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معاملات اللحام بالتدفق

يوصى بمنحنى لحام بالتدفق بالأشعة تحت الحمراء مفصل، بناءً على معايير JEDEC:

- التسخين المسبق:150–200°C

- زمن التسخين المسبق:120 ثانية كحد أقصى

- درجة الحرارة القصوى:260°C كحد أقصى

- الوقت فوق السائل:10 ثوانٍ كحد أقصى (موصى به لعدد أقصى دورتي تدفق)

تم تصميم هذه المعاملات لإذابة معجون اللحام بشكل صحيح دون تعريض عبوة LED لإجهاد حراري مفرط.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فإنه يتطلب عناية فائقة:

- درجة حرارة المكواة:300°C كحد أقصى

- زمن التلامس:3 ثوانٍ كحد أقصى لكل مسند

- الحد:دورة لحام واحدة فقط

يمكن للحرارة المطولة من مكواة اللحام أن تتلف بسهولة رقاقة أشباه الموصلات أو العبوة البلاستيكية.

6.3 ظروف التخزين والتعامل

• العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. الاستخدام خلال سنة واحدة من فتح كيس الحاجز الرطوبي.
• العبوة المفتوحة:للمكونات التي تم إزالتها من عبوة التجفيف الخاصة بها، يجب ألا تتجاوز البيئة المحيطة 30°C / 60% رطوبة نسبية. يوصى بإكمال اللحام بالتدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 672 ساعة (28 يومًا).
• التخزين الممتد:يجب خبز المكونات المعرضة لأكثر من 672 ساعة عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الانتفاش" أثناء التدفق.

6.4 التنظيف

يجب استخدام مواد التنظيف المحددة فقط. المذيبات الموصى بها هي كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة. يجب غمر الصمام لمدة أقل من دقيقة واحدة. قد تتلف المواد الكيميائية غير المحددة مادة العبوة أو العدسة البصرية.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED في شريط حامل قياسي في الصناعة بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). هذا التغليف متوافق مع آلات الاختيار والوضع الآلية.

• كمية البكرة:5000 قطعة لكل بكرة كاملة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• الجودة:يحتوي الشريط على غطاء علوي، وأقصى عدد للمكونات المفقودة المتتالية (جيوب فارغة) هو اثنان، وفقًا لمعايير ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7.2 تفسير رقم القطعة

يحتوي رقم القطعة LTW-C193DS5 على معلومات مشفرة:

- LTW:يشير على الأرجح إلى سلسلة المنتج (Lite-On White).

- C193:معرف جهاز محدد داخل السلسلة.

- DS5:قد يشير إلى نوع العبوة، أو رمز الفئة، أو معلومات متغير أخرى. يجب تأكيد التفصيل الدقيق مع دليل ترقيم الأجزاء الكامل للشركة المصنعة.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشرات الحالة:أضواء الطاقة، أو الاتصال، أو النشاط في الإلكترونيات الاستهلاكية (الموجهات، التلفزيونات، الأجهزة المنزلية).
• الإضاءة الخلفية:إضاءة الحواف للشاشات الكريستالية السائلة الصغيرة، إضاءة لوحة المفاتيح.
• الإضاءة الزخرفية:إضاءة مميزة في الأجهزة ذات المظهر الرفيع.
• اللافتات العامة:إضاءة منخفضة المستوى حيث تكون المساحة محدودة.

8.2 اعتبارات تصميم حرجة

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة على التوالي أو مشغل تيار ثابت. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F. استخدم أقصى قيمة V_Fمن ورقة البيانات (3.15V) لضمان ألا يتجاوز التيار الحدود حتى مع انخفاض V_F device.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (70mW)، تأكد من أن لوحة الدوائر المطبوعة توفر تخفيفًا حراريًا كافيًا، خاصة إذا تم استخدام مصابيح LED متعددة أو إذا كانت درجات الحرارة المحيطة مرتفعة. يمكن أن تساعد مساند النحاس والفتحات الحرارية.
• حماية ESD:قم بتضمين ثنائيات حماية ESD على خطوط الإشارة المتصلة بالصمام، أو تأكد من أن دائرة القيادة لديها حماية متأصلة. اتبع بروتوكولات ESD الصارمة أثناء التعامل والتجميع.
• التصميم البصري:ضع في اعتبارك زاوية الرؤية البالغة 130 درجة. للضوء المركز، قد تكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسة). تساعد العدسة الصفراء للعبوة على نشر الضوء وتحقيق إحداثيات اللون المحددة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بمصابيح LED القياسية من نوع SMD (مثل عبوات 0603، 0805)، فإن المميز الأساسي لهذا الجهاز هوسماكته البالغة 0.35 مم. هذا أرق بكثير من العبوات التقليدية، مما يتيح التصميم في منتجات فائقة النحافة. يوفر استخدامتقنية InGaNللضوء الأبيض مزايا في الكفاءة واستقرار اللون مقارنة بالتقنيات الأقدم مثل مصابيح LED الزرقاء المحولة بالفوسفور ذات الهياكل المختلفة. توافقه مع عملياتالتدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسيةوالتغليف الآلي بالشريط والبكرةيجعله متوافقًا مع خطوط تجميع SMT الحديثة عالية الحجم، مما يقلل من تعقيد التصنيع مقارنة بالمكونات المثبتة عبر الفتحات أو الموضوعة يدويًا.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعاملات التقنية)

1. س: هل يمكنني تشغيل هذا الصمام مباشرة من مصدر طاقة 5 فولت؟
   
   ج: لا. مع جهد أمامي نموذجي V_Fبقيمة ~3 فولت، فإن توصيله مباشرة بـ 5 فولت سيسبب تيارًا مفرطًا وفشلاً فوريًا. يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار. على سبيل المثال، استهداف I_F=5mA: R = (5V - 3.15V) / 0.005A = 370Ω. استخدم القيمة القياسية التالية، على سبيل المثال، 390Ω.
2. س: ما الفرق بين تيار الذروة الأمامي والتيار الأمامي المستمر؟
   
   ج: التيار الأمامي المستمر (20mA) مخصص للتشغيل المستمر. تيار الذروة الأمامي (100mA) هو تصنيف نبضي قصير المدة يستخدم للتعددية أو الاختبار. التشغيل المستمر عند 100mA سيدمر الصمام.
3. س: لماذا تكون ظروف التخزين للعبوات المفتوحة صارمة جدًا (672 ساعة)؟
   
   ج: يمكن للعبوات من نوع SMD امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء الحرارة العالية لعملية اللحام بالتدفق، يمكن لهذه الرطوبة أن تتبخر بسرعة، مما يسبب انفصالًا داخليًا أو تشققًا ("الانتفاش"). يخفف حد 672 ساعة وإجراء الخبز من هذا الخطر.
4. س: كيف يمكنني تفسير رموز فئات اللون (من S1 إلى S6)؟
   
   ج: تحدد هذه الرموز منطقة صغيرة على مخطط ألوان CIE. للحصول على لون متسق عبر لوحة، حدد واستخدم مصابيح LED من نفس فئة اللون. قد يؤدي خلط الفئات إلى ظهور درجات بيضاء مختلفة بشكل مرئي.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة لجهاز قابل للارتداء.

يتطلب الجهاز أربعة مصابيح LED بيضاء للإشارة إلى مستوى البطارية. المساحة محدودة للغاية، مع أقصى ارتفاع للمكون 0.5 مم.

الحل:تم اختيار LTW-C193DS5 بسمك 0.35 مم. لضمان سطوع موحد، تم تحديد جميع مصابيح LED الأربعة من نفس فئة شدة الإضاءة (مثل الفئة Q). لضمان لون أبيض متطابق، تم تحديدها أيضًا من نفس فئة اللون (مثل S3). تستخدم دائرة القيادة دبوس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة مع مقاومة 390Ω على التوالي لكل صمام (محسوبة لمصدر طاقة 3.3 فولت). يتضمن تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة مساند تخفيف حراري متصلة بمستوى أرضي صغير لتبديد الحرارة. يتم وضع مصابيح LED بعد جميع خطوات التدفق الأخرى لتقليل التعرض الحراري، والالتزام بقاعدة 672 ساعة بعد فتح الكيس.

12. مقدمة عن مبدأ التقنية

يولد هذا الصمام ضوءًا أبيضًا باستخدام رقاقة أشباه موصلات من نوع إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN). مواد InGaN قادرة على إصدار ضوء في الطيف من الأزرق إلى فوق البنفسجي. لإنتاج ضوء أبيض، تتضمن الطريقة الأساسية الجمع بين رقاقة InGaN باعثة للون الأزرق مع طلاء فوسفور أصفر (يتريوم ألومنيوم غارنت المطعمة بالسيريوم، أو YAG:Ce). الضوء الأزرق من الرقاقة يحفز الفوسفور، الذي يصدر بعد ذلك ضوءًا أصفر. يدرك العين البشرية مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر الناتج على أنه أبيض. يُعرف هذا بصمام LED الأبيض المحول بالفوسفور. يحدد المزيج المحدد من الفوسفور درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) وإحداثيات اللونية (x, y) على مخطط CIE.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر الاتجاه في مصابيح LED المؤشر والإضاءة المصغرة نحوزيادة الكفاءة(المزيد من لومن لكل واط)،أشكال أصغر(تقليل البصمة والسماكة)، وتحسين تجسيد الألوان(مؤشر تجسيد الألوان CRI أعلى، على الرغم من عدم تحديده لهذا النوع من صمامات LED المؤشر). هناك أيضًا دافع قوي لتحقيقموثوقية أعلىوعمر أطولتحت ظروف بيئية مختلفة. يتم تحسين عمليات التصنيع لتحقيق تسامحات تصنيف أكثر ضيقًا، مما يوفر أداءً أكثر اتساقًا للتطبيقات المتطلبة مثل الإضاءة الخلفية للشاشات. يتم دفع مسار التصغير، كما يتضح من هذا المكون البالغ 0.35 مم، من خلال طلب صناعة الإلكترونيات الاستهلاكية لأجهزة أرق وأكثر إحكاما.