ورقة بيانات LED من نوع LTW-C191TLA - ارتفاع 0.55 مم - جهد أمامي 3.4 فولت - لون أبيض - قدرة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTW-C191TLA ثنائي باعث للضوء (LED) للتركيب السطحي (SMD) مصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب عوامل شكل مدمجة وسطوعًا عاليًا. ينتمي هذا المنتج إلى فئة مصابيح LED الرقاقة فائقة النحافة، ويتميز بارتفاع منخفض بشكل ملحوظ يبلغ 0.55 مم. يستخدم تقنية InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد) لإنتاج الضوء الأبيض، مما يوفر توازنًا بين الأداء والتقليص المناسب للتصاميم المحدودة المساحة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا LED امتثاله لتوجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يجعله "منتجًا صديقًا للبيئة". يسمح شكله الفائق النحافة بالدمج في الإلكترونيات الاستهلاكية النحيفة بشكل متزايد، وإضاءة خلفية الشاشات، وتطبيقات المؤشرات. يتم توريد العبوة على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يضمن التوافق مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة الشائعة في التصنيع بالجملة. علاوة على ذلك، تم تصميمه لتحمل عمليات لحام إعادة التدفق (Reflow) بالأشعة تحت الحمراء القياسية، مما يسهل التثبيت الموثوق على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB).

يشمل السوق المستهدف مجموعة واسعة من الصناعات، بما في ذلك الإلكترونيات الاستهلاكية (مثل الهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية، والأجهزة القابلة للارتداء)، وإضاءة السيارات الداخلية، ولافتات الإعلانات العامة، ومؤشرات لوحات التحكم حيث تكون مصادر الضوء الموثوقة والمشرقة والمدمجة ضرورية.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

قد يؤدي تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود إلى تلف دائم. يتم تحديد التصنيفات الرئيسية عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة (Pd):70 ميغاواط. هذه هي أقصى قدرة يمكن لـ LED تبديدها كحرارة دون تدهور.
• تيار الذروة الأمامي (I_F(PEAK)):100 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى المسموح به للتيار اللحظي، عادةً في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). وهو أعلى بكثير من تصنيف التيار المستمر.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):20 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار الأمامي المستمر للتشغيل طويل الأمد الموثوق.
• عامل التخفيض (Derating Factor):0.25 مللي أمبير/درجة مئوية. لدرجات الحرارة المحيطة أعلى من 25 درجة مئوية، يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر خطيًا بهذا العامل لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. قد يؤدي تطبيق جهد انحياز عكسي يتجاوز هذه القيمة إلى إتلاف وصلة LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي صُمم LED للعمل فيه بشكل صحيح.
• نطاق درجة حرارة التخزين:-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة للتخزين غير التشغيلي.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ. الحد الأقصى الموصى به لدرجة حرارة الذروة ووقت ملف تعريف إعادة التدفق (Reflow).

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تحدد هذه المعلمات أداء LED في ظل ظروف التشغيل النموذجية (Ta=25 درجة مئوية، I_F=10 مللي أمبير).

• شدة الإضاءة (I_V):112.0 - 300.0 مللي كانديلا (mcd). هذا مقياس للسطوع الملحوظ لـ LED كما تراه العين البشرية. يشير النطاق الواسع إلى استخدام نظام تصنيف (انظر القسم 3). يتبع القياس منحنى استجابة العين CIE.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى (على المحور). تشير زاوية 130 درجة إلى نمط انبعاث ضوئي واسع ومنتشر.
• إحداثيات اللونية (x, y):x=0.31, y=0.32. تحدد هذه الإحداثيات على مخطط اللونية CIE 1931 نقطة البياض (اللون) للضوء المنبعث. ينطبق تسامح ±0.01.
• الجهد الأمامي (V_F):2.80 - 3.40 فولت. انخفاض الجهد عبر LED عند تشغيله بتيار 10 مللي أمبير. هذا النطاق يخضع أيضًا للتصنيف.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى). تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عند تطبيق أقصى جهد عكسي (5 فولت).

تحذير من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):يعد LED حساسًا للكهرباء الساكنة وارتفاعات الجهد. إجراءات التعامل مع ESD المناسبة، بما في ذلك استخدام أساور المعصم المؤرضة، والحصائر المضادة للكهرباء الساكنة، وتأريض المعدات، إلزامية أثناء التعامل والتركيب لمنع الأعطال الكامنة أو الكارثية.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان أداء متسق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى "فئات" بناءً على المعلمات الرئيسية. يستخدم LTW-C191TLA نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (V_F)

يتم تصنيف مصابيح LED حسب انخفاض الجهد الأمامي عند 10 مللي أمبير. يساعد هذا في تصميم دوائر القيادة الحالية المتسقة، خاصةً عند استخدام عدة مصابيح LED على التوالي.

• الفئة 2: V_F= 2.8 فولت إلى 3.0 فولت
• الفئة 3: V_F= 3.0 فولت إلى 3.2 فولت
• الفئة 4: V_F= 3.2 فولت إلى 3.4 فولت

التسامح لكل فئة هو ±0.1 فولت.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

يتم فرز مصابيح LED حسب ناتج السطوع. يتم وضع رمز الفئة على العبوة.

• الفئة R1:112 مللي كانديلا إلى 146 مللي كانديلا
• الفئة R2:146 مللي كانديلا إلى 180 مللي كانديلا
• الفئة S1:180 مللي كانديلا إلى 240 مللي كانديلا
• الفئة S2:240 مللي كانديلا إلى 300 مللي كانديلا

التسامح لكل فئة هو ±15%.

3.3 تصنيف اللون (Hue)

يمكن أن يكون لمصابيح LED البيضاء اختلافات طفيفة في درجة حرارة اللون (أبيض دافئ، أبيض بارد، إلخ). يتم تعريف هذا بواسطة إحداثيات اللونية (x, y) على مخطط CIE 1931. تحدد ورقة البيانات عدة فئات لونية (A0, B3, B4, B5, B6, C0) بحدود إحداثيات محددة. يظهر تمثيل رسومي على مخطط اللونية المناطق التي تغطيها هذه الفئات. التسامح للون هو ±0.01 في كل من إحداثيات x و y. يعد هذا التصنيف حاسمًا للتطبيقات التي تتطلب مظهر لوني موحد عبر عدة مصابيح LED.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 6 لزاوية الرؤية، الشكل 1 للونية)، يمكن استنتاج اتجاهات الأداء النموذجية من المعلمات.

• التيار مقابل شدة الإضاءة (منحنى I-V):بالنسبة لمصابيح LED من نوع InGaN، تزداد شدة الإضاءة عمومًا مع زيادة التيار الأمامي ولكن ليس بشكل خطي. قد يؤدي التشغيل فوق التيار المستمر الموصى به (20 مللي أمبير) إلى زيادة انخفاض الكفاءة، وارتفاع درجة حرارة الوصلة، وتقليل العمر الافتراضي.
• الاعتماد على درجة الحرارة:ناتج الإضاءة والجهد الأمامي لـ LED حساسان لدرجة الحرارة. مع زيادة درجة حرارة الوصلة، تنخفض شدة الإضاءة عادةً، وقد ينخفض الجهد الأمامي قليلاً. عامل التخفيض البالغ 0.25 مللي أمبير/درجة مئوية هو مقياس مباشر لإدارة هذا التأثير الحراري.
• الخصائص الطيفية:باعتباره LED أبيض يعتمد على InGaN، فمن المحتمل أنه يستخدم رقاقة زرقاء الانبعاث مطلية بطبقة فسفورية لإنتاج الضوء الأبيض. تشير إحداثيات اللونية (x=0.31, y=0.32) إلى نقطة بيضاء من المحتمل أن تكون في منطقة "الأبيض البارد" أو "الأبيض المحايد".

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتميز LED ببصمة عبوة قياسية EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية). الميزة الميكانيكية الرئيسية هي ارتفاعه الفائق النحافة البالغ 0.55 مم. يتم توفير رسومات مفصلة ذات أبعاد في ورقة البيانات، مع جميع الوحدات بالمليمترات (يشار إلى البوصة بين قوسين). ينطبق تسامح قياسي قدره ±0.10 مم (.004 بوصة) ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذه الأبعاد الدقيقة ضرورية لتخطيط PCB وضمان الوضع المناسب بواسطة الآلات الآلية.

5.2 تخطيط اللوحات والقطبية

تتضمن ورقة البيانات تخطيطًا مقترحًا للوحات اللحام (نمط الأرضية) لتصميم PCB. يضمن الالتزام بهذا النمط تكوين وصلة لحام موثوقة ومحاذاة مناسبة أثناء إعادة التدفق. سيكون لعبوة LED علامات الأنود والكاثود؛ يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لضمان عمل الجهاز. كما يساعد تصميم اللوحة في تبديد الحرارة من شريحة LED.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق (Reflow)

يتوافق LED مع عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR). الحد الأقصى الموصى به هو درجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة لا تزيد عن 10 ثوانٍ. يتضمن الملف الشخصي المقترح مرحلة تسخين مسبق عند 150-200 درجة مئوية لمدة تصل إلى 120 ثانية كحد أقصى. من المهم ملاحظة أنه لا ينبغي تعريض LED لأكثر من دورتي إعادة تدفق في ظل هذه الظروف. بالنسبة للحام اليدوي بمكواة، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الطرف 300 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ، لمرة واحدة فقط.

6.2 التخزين والتعامل

حساسية الرطوبة:يتم تغليف مصابيح LED في كيس حاجز للرطوبة مع مجفف. أثناء الإغلاق، يجب تخزينها عند ≤ 30 درجة مئوية و ≤ 90% رطوبة نسبية واستخدامها خلال عام واحد. بمجرد فتح الكيس، يجب أن تكون بيئة التخزين ≤ 30 درجة مئوية و ≤ 60% رطوبة نسبية. يجب خبز المكونات المعرضة للظروف المحيطة لأكثر من 672 ساعة (28 يومًا) عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفشار" أثناء إعادة التدفق.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُسمح بغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتلف منظفات كيميائية غير محددة عبوة LED أو العدسة.

7. معلومات التغليف والطلب

تنسيق التغليف القياسي هو شريط ناقل بارز بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 5000 قطعة من LED LTW-C191TLA. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، تتوفر كمية تعبئة دنيا تبلغ 500 قطعة. تتوافق مواصفات الشريط والبكرة مع ANSI/EIA 481-1-A-1994. يستخدم الشريط غطاء علويًا لإغلاق الجيوب الفارغة. يتضمن التسلسل الهرمي للتغليف عادةً أكياس حاجزة للرطوبة داخل صناديق داخلية، والتي يتم تعبئتها بعد ذلك في صندوق رئيسي.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:مثالي للإضاءة الخلفية المضاءة من الحافة أو المباشرة في الشاشات فائقة النحافة، ولوحات المفاتيح، ولوحات التحكم.
• مؤشرات الحالة:مؤشرات الطاقة، والاتصال، والحالة في الإلكترونيات الاستهلاكية، ومعدات الشبكات، وضوابط الصناعية.
• الإضاءة الزخرفية:إضاءة بارزة في الأجهزة، وداخل السيارات، والميزات المعمارية حيث يكون المظهر المنخفض الحرج.
• الإضاءة العامة:يمكن استخدامها في مصفوفات للإضاءة المحيطة أو المهام منخفضة المستوى.

8.2 اعتبارات التصميم

• الحد من التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو محرك تيار ثابت للحد من التيار الأمامي إلى 20 مللي أمبير مستمر أو أقل. يجب أن تأخذ الدائرة في الاعتبار فئة الجهد الأمامي لمصابيح LED المستخدمة.
• إدارة الحرارة:على الرغم من انخفاض قدرته، تأكد من أن PCB يوفر تخفيفًا حراريًا كافيًا، خاصةً إذا تم تجميع عدة مصابيح LED أو تشغيلها في درجات حرارة محيطة عالية. اتبع إرشادات تخفيض التيار.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية 130 درجة تشتيتًا واسعًا. للضوء المركز، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات، أدلة ضوئية).
• حماية ESD:قم بتضمين ثنائيات حماية ESD على الخطوط الحساسة إذا كان LED في منطقة يمكن للمستخدم الوصول إليها، بالإضافة إلى التعامل المناسب أثناء التجميع.

9. المقارنة والتمييز التقني

عامل التمييز الأساسي لـ LTW-C191TLA هوارتفاعه البالغ 0.55 مم. مقارنة بمصابيح LED القياسية ذات العبوة 0603 أو 0402 التي يبلغ ارتفاعها غالبًا 0.8-1.0 مم، يمثل هذا انخفاضًا كبيرًا في الارتفاع (Z-height)، مما يتيح منتجات نهائية أرق. يعد الجمع بين هذا المظهر الفائق النحافة وشدة الإضاءة العالية نسبيًا (تصل إلى 300 مللي كانديلا) ميزة رئيسية. علاوة على ذلك، فإن توافقه مع إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية والتغليف بالشريط والبكرة يجعله سهل التجميع مثل نظائره الأكثر سمكًا، دون الحاجة إلى عمليات منخفضة الحرارة خاصة قد تضر بمكونات أخرى على اللوحة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل هذا LED بتيار 30 مللي أمبير لمزيد من السطوع؟

ج: لا. الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 20 مللي أمبير. يتجاوز هذه القيمة يزيد من درجة حرارة الوصلة، ويسرع من انخفاض التدفق الضوئي، وقد يؤدي إلى فشل مبكر. للحصول على سطوع أعلى، اختر LED من فئة شدة إضاءة أعلى (مثل S2) أو استخدم عدة مصابيح LED.

س2: ما الفرق بين تيار الذروة الأمامي والتيار الأمامي المستمر؟

ج: التيار الأمامي المستمر (20 مللي أمبير) مخصص للتشغيل المستمر. تيار الذروة الأمامي (100 مللي أمبير) هو تصنيف نبضي قصير المدة (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية) يُستخدم للتعددية (Multiplexing) أو الومضات الإشارية القصيرة. يجب أن يحترم متوسط التيار مع مرور الوقت حدود تبديد الطاقة والحرارة.

س3: لماذا يعد التصنيف (Binning) مهمًا، وأي فئة يجب أن أحددها؟

ج: يضمن التصنيف توحيد اللون والسطوع في تطبيقك. بالنسبة لمؤشر واحد، قد تكون أي فئة كافية. بالنسبة لمصفوفة متعددة LED (مثل إضاءة خلفية)، يجب عليك تحديد نفس فئات V_F, I_V, واللون لتجنب الاختلافات المرئية في السطوع أو اللون بين مصابيح LED المجاورة. استشر جداول رموز الفئات لتحديد نافذة الأداء المناسبة.

س4: تذكر ورقة البيانات إعادة تدفق بدرجة 260 درجة مئوية. هل هذا خالٍ من الرصاص؟

ج: نعم، درجة حرارة الذروة البالغة 260 درجة مئوية نموذجية لملفات تعريف إعادة تدفق اللحام الخالية من الرصاص (المتوافقة مع RoHS). يؤكد توافق LED مع هذه العملية ملاءمته لخطوط التجميع الحديثة الخالية من الرصاص.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم شريط مؤشر حالة لأجهزة لوحية فائقة النحافة

يحتاج المصمم إلى ثلاثة مصابيح LED بيضاء (الطاقة، الواي فاي، البطارية) على طول حافة إطار الجهاز اللوحي. يسمح التصميم الميكانيكي بمسافة 0.6 مم فقط فوق PCB. يعد LTW-C191TLA، بارتفاعه البالغ 0.55 مم، مناسبًا تمامًا. ينشئ المصمم بصمة PCB تتطابق مع تخطيط اللوحات المقترح. يحدد الفئة 3 لـ V_F(3.0-3.2 فولت)، والفئة S1 للسطوع (180-240 مللي كانديلا)، والفئة اللونية B5 للحصول على لون أبيض محايد متسق. يتم حساب مقاومة محددة للتيار لمصدر طاقة 3.3 فولت وتيار قيادة 15 مللي أمبير (أقل من الحد الأقصى 20 مللي أمبير بشكل متحفظ) لضمان طول العمر وإدارة الحرارة في المساحة المحدودة. يتم وضع مصابيح LED باستخدام معدات آلية من بكرة الشريط بعرض 8 مم. يخضع التجميع لملف تعريف إعادة تدفق قياسي خالٍ من الرصاص بذروة 250 درجة مئوية، وهو ضمن تصنيف الجهاز جيدًا. النتيجة هي مجموعة مؤشرات مشرقة وموحدة وموثوقة تلبي متطلبات السماكة الصارمة.

12. مقدمة عن المبدأ التقني

يعتمد LTW-C191TLA علىتقنية أشباه الموصلات InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد). تشتهر مصابيح LED من نوع InGaN بقدرتها على إصدار ضوء عالي الكفاءة في المناطق الزرقاء والخضراء من الطيف. لإنتاج الضوء الأبيض، تُستخدم طريقة شائعة: يتم طلاء رقاقة LED زرقاء من نوع InGaN بطبقة من الفسفور الأصفر (غالبًا YAG:Ce). يتم امتصاص بعض الضوء الأزرق من الرقاقة بواسطة الفسفور وإعادة انبعاثه كضوء أصفر. يبدو مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المحول أبيضًا للعين البشرية. من خلال ضبط تركيب الفسفور وسمكه، يمكن تحقيق درجات مختلفة من الأبيض (درجات حرارة اللون المترابطة)، وهو ما ينعكس في نظام تصنيف اللون. تقدم تقنية LED الأبيض المحول بالفسفور هذه توازنًا جيدًا بين الفعالية وجودة اللون والقابلية للتصنيع.

13. اتجاهات تطور التكنولوجيا

الاتجاه في مصابيح LED للتركيب السطحي (SMD) للإلكترونيات الاستهلاكية هو بوضوح نحوالتقليص وزيادة الكفاءة. ارتفاع 0.55 مم لهذا المنتج هو استجابة مباشرة للطلب على أجهزة أرق. قد تدفع التطورات المستقبلية هذا إلى مستوى أقل. في الوقت نفسه، هناك دفع لزيادة الفعالية الضوئية (لومن لكل واط) لتقديم المزيد من الضوء من نفس الطاقة الكهربائية أو أقل، مما يحسن عمر البطارية في الأجهزة المحمولة. اتجاه آخر هو تحسين تجسيد اللون والاتساق، مما يؤدي إلى مواصفات تصنيف أكثر ضيقًا. علاوة على ذلك، يعد التكامل اتجاهًا رئيسيًا، حيث تدمج مصابيح LED محركات مدمجة، أو وحدات تحكم، أو حتى أجهزة استشعار في العبوة. بينما تصف ورقة البيانات هذه مكونًا منفصلاً، تستمر تقنيات InGaN والفسفور الأساسية في التقدم، مما يتيح هذه التحسينات في الأداء والتكامل.