ورقة بيانات LED طراز LTST-C193TGKT - الأبعاد 3.2x1.6x0.4 مم - الجهد 2.8-3.6 فولت - اللون أخضر - القدرة 76 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-C193TGKT ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع السطح (SMD) مصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة المحدودة المساحة. ينتمي إلى عائلة الـ LEDs فائقة الرقة، حيث يتميز بارتفاع منخفض للغاية يبلغ 0.4 مم فقط. مما يجعله خيارًا مثاليًا لإضاءة الخلفية والمؤشرات الضوئية، والإضاءة الزخرفية في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية النحيفة، وداخل السيارات، والأجهزة المحمولة حيث تكون المساحة الرأسية محدودة.

ينبعث من الـ LED ضوءًا أخضر باستخدام مادة أشباه الموصلات من نوع إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN)، المعروفة بكفاءتها العالية وسطوعها. تتميز العبوة بعدسة شفافة كالماء، لا تُشتت الضوء، مما ينتج عنه إخراج ضوئي أكثر تركيزًا وكثافة من الشريحة نفسها. وهو متوافق مع توجيهات تقييد المواد الخطرة (RoHS)، مما يصنفه كمنتج صديق للبيئة.

2. التفسير الموضوعي العميق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يتم قياس المعايير البصرية الرئيسية عند درجة حرارة محيطة قياسية (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) يبلغ 20 مللي أمبير، وهو التيار التشغيلي المستمر الموصى به.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من حد أدنى 112.0 ملي كانديلا (mcd) إلى حد أقصى 450.0 mcd. تقع القيمة النموذجية ضمن هذا النطاق. يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة استجابة العين البشرية للضوء (منحنى CIE).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):يتميز هذا الـ LED بزاوية رؤية واسعة جدًا تبلغ 130 درجة. تُعرّف الزاوية θ_1/2على أنها الزاوية المحورية التي تنخفض فيها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور المركزي (0°).
• الطول الموجي الذروي (λ_P):الطول الموجي الذي تكون فيه القدرة البصرية المنبعثة في أقصى حد، وعادةً ما يكون 525 نانومتر لهذا الجهاز.
• الطول الموجي السائد (λ_d):مقياس أكثر ارتباطًا بالإدراك البصري للون، مُشتق من مخطط لونية CIE. يحدد الطول الموجي الفردي الذي يمثل اللون المُدرك بشكل أفضل. بالنسبة لـ LTST-C193TGKT، يتراوح من 520.0 نانومتر إلى 535.0 نانومتر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):يقيس نقاء الطيف لمصدر الضوء. وهو عرض طيف الانبعاث عند نصف قدرته القصوى. قيمة 35 نانومتر نموذجية لهذا الـ LED الأخضر من نوع InGaN.

2.2 الخصائص الكهربائية

• الجهد الأمامي (V_F):عند التشغيل بتيار 20 مللي أمبير، يتراوح انخفاض الجهد عبر الأنود والكاثود في الـ LED من 2.80 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.60 فولت (الحد الأقصى). هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة التشغيل وحسابات تبديد الطاقة.
• التيار العكسي (I_R):مع تطبيق جهد عكسي قدره 5 فولت، يكون تيار التسرب بحد أقصى 10 ميكرو أمبير. من المهم ملاحظة أن هذا الـ LED غير مصمم للعمل تحت جهد عكسي؛ حالة الاختبار هذه هي للتعريف فقط.

2.3 القيم القصوى المطلقة والخصائص الحرارية

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.

• تبديد الطاقة (P_d):أقصى قدرة مسموح بها يمكن للعبوة تبديدها هي 76 ميغاواط عند درجة حرارة محيطة 25 درجة مئوية.
• التيار الأمامي:أقصى تيار أمامي مستمر مستمر هو 20 مللي أمبير. يُسمح بتيار أمامي ذروي أعلى يبلغ 100 مللي أمبير فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية).
• نطاقات درجة الحرارة:يمكن للجهاز العمل في درجات حرارة محيطة تتراوح من -20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية. بالنسبة للتخزين، يكون النطاق أوسع: من -30 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.
• الحد الحراري لللحام:يمكن لـ LED تحمل لحام الريفو بالأشعة تحت الحمراء بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ، وهو ما يتماشى مع عمليات التجميع الخالية من الرصاص الشائعة.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز الـ LEDs إلى مجموعات أداء بناءً على معايير رئيسية. يستخدم LTST-C193TGKT نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد.

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم فرز الوحدات حسب جهدها الأمامي (V_F) عند 20 مللي أمبير إلى أربع مجموعات (من D7 إلى D10)، كل منها له نطاق 0.2 فولت مع تسامح ±0.1 فولت. هذا يسمح للمصممين باختيار LEDs بمطابقة جهد أكثر دقة للتطبيقات التي تتطلب تقاسم تيار موحد في التكوينات المتوازية.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف الـ LEDs حسب السطوع إلى ثلاث فئات (R, S, T) مع تسامح ±15٪ على نطاق كل مجموعة. تمثل المجموعة 'T' مجموعة الشدة الأعلى (280-450 mcd). هذا التصنيف ضروري للتطبيقات التي تتطلب مستويات سطوع متسقة عبر مؤشرات متعددة.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم التحكم في اللون (الدرجة اللونية) عن طريق تصنيف الطول الموجي السائد إلى ثلاث مجموعات (AP, AQ, AR)، تمتد كل منها 5 نانومتر مع تسامح ±1 نانومتر. وهذا يضمن مظهرًا لونيًا أخضرًا متسقًا عبر جميع الوحدات في دفعة إنتاج واحدة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات، فإن آثارها قياسية لتقنية LED.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

العلاقة أسية، وهي نموذجية للدايود. تؤدي زيادة صغيرة في الجهد بعد عتبة التشغيل إلى زيادة كبيرة في التيار. لذلك، يجب تشغيل الـ LEDs بواسطة مصدر محدود التيار، وليس مصدر جهد ثابت، لمنع الانحراف الحراري والتلف.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يكون إخراج الضوء متناسبًا تقريبًا مع التيار الأمامي حتى الحد الأقصى المقنن. قد يؤدي التشغيل فوق 20 مللي أمبير إلى زيادة السطوع ولكنه سيقلل من العمر الافتراضي والموثوقية بسبب زيادة درجة حرارة التقاطع.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

أداء الـ LED حساس لدرجة الحرارة. مع زيادة درجة حرارة التقاطع:

• الجهد الأمامي (V_F):ينخفض قليلاً.
• شدة الإضاءة (Iv):تنخفض. تنخفض الكفاءة مع ارتفاع درجة الحرارة.
• الطول الموجي السائد (λ_d):قد يتحول قليلاً، مما قد يتسبب في تغير لوني طفيف.

الإدارة الحرارية المناسبة على لوحة الدوائر المطبوعة (مثلًا، عبر مسارات تخفيف حرارية) أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء والعمر الطويل.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق الـ LED مع بصمة عبوة LED شريحة قياسية EIA. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم جسم يبلغ حوالي 3.2 مم × 1.6 مم، مع كون الميزة المحددة هي الارتفاع المنخفض للغاية البالغ 0.4 مم. يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة مع تسامح ±0.10 مم لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة.

5.2 تخطيط المسارات وتحديد القطبية

تتضمن ورقة البيانات أبعاد مسارات اللحام المقترحة لضمان لحام موثوق ومحاذاة صحيحة. الـ LED له قطبية. عادةً ما يتم تمييز أطراف الأنود (+) والكاثود (-) على العبوة أو الإشارة إليها في مخطط البصمة. الاتجاه الصحيح ضروري لتشغيل الدائرة.

5.3 التغليف بالشريط والبكرة

يتم توريد المنتج بشريط حامل قياسي في الصناعة بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 5000 قطعة. يتبع التغليف مواصفات ANSI/EIA 481-1-A-1994، مما يضمن التوافق مع معدات الاختيار والوضع الآلية، وهو أمر بالغ الأهمية للتصنيع بكميات كبيرة.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف لحام الريفو (Reflow)

يتم توفير ملف تعريف ريفو مقترح بالأشعة تحت الحمراء (IR) للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعايير الرئيسية:

• التسخين المسبق:من 150 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية لمدة أقصاها 120 ثانية لتسخين اللوحة والمكونات تدريجيًا، وتقليل الصدمة الحرارية إلى الحد الأدنى.
• درجة الحرارة القصوى:بحد أقصى 260 درجة مئوية.
• الوقت فوق نقطة الانصهار:يجب التحكم في الوقت الذي يكون فيه اللحام منصهرًا.
• الحد الحرج:يجب ألا تتجاوز درجة حرارة جسم المكون 260 درجة مئوية لأكثر من 10 ثوانٍ.

يستند ملف التعريف إلى معايير JEDEC، مما يضمن الموثوقية.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فاستخدم مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة مضبوطة على أقصى حد 300 درجة مئوية. يجب ألا يتجاوز وقت اللحام لكل طرف 3 ثوانٍ، ويجب إجراؤه مرة واحدة فقط لتجنب التلف الحراري للعبوة البلاستيكية وشريحة أشباه الموصلات.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول المحددة فقط مثل الإيثانول أو الأيزوبروبيل. يجب غمر الـ LED في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتلف منظفات كيميائية غير محددة مادة العبوة.

6.4 التخزين والتعامل

• الحساسية للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD):الـ LEDs عرضة للتلف من الكهرباء الساكنة. الاحتياطات المناسبة للـ ESD (أساور المعصم، محطات العمل المؤرضة، الرغوة الموصلة) إلزامية أثناء التعامل.
• حساسية الرطوبة:كوحدة سطحية، لديها مستوى حساسية للرطوبة (ضمنيًا). إذا تم فتح كيس الحاجز الرطوبي الأصلي المغلق، فيجب استخدام الـ LEDs خلال 672 ساعة (28 يومًا) أو تجفيفها قبل الريفو لمنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء اللحام.
• ظروف التخزين:للتخزين طويل الأمد في عبوات مفتوحة، استخدم حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو جو نيتروجين.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشرات الحالة:مؤشرات التشغيل، شحن البطارية، أضواء نشاط الشبكة في الهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، والأجهزة القابلة للارتداء.
• الإضاءة الخلفية:إضاءة مفاتيح الغشاء، شاشات LCD الصغيرة، أو الشعارات في المنتجات الاستهلاكية النحيفة.
• الإضاءة الزخرفية:إضاءة مميزة في لوحات عدادات السيارات، التزيين الداخلي، أو الأجهزة المنزلية.
• مؤشرات اللوحة:في لوحات التحكم الصناعية، الأجهزة الطبية، ومعدات الاتصالات حيث تكون المساحة ثمينة.

7.2 اعتبارات التصميم

• تشغيل التيار:استخدم دائمًا مقاومة محددة للتيار على التوالي أو دائرة متكاملة مخصصة لقيادة الـ LED بتيار ثابت. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_المصدر- V_F) / I_F, باستخدام أقصى قيمة V_Fمن ورقة البيانات لضمان ألا يتجاوز التيار 20 مللي أمبير في أسوأ الظروف.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من صغر حجمه، فإن تبديد الطاقة (حتى 72 ميغاواط عند 20 مللي أمبير، 3.6 فولت) يولد حرارة. تأكد من أن تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة يوفر مساحة نحاسية كافية حول مسارات اللحام لتعمل كمشتت حراري، خاصة إذا تم استخدام عدة LEDs أو كانت درجات الحرارة المحيطة مرتفعة.
• التصميم البصري:تنتج العدسة الشفافة كالماء حزمة ضيقة وكثيفة. للإضاءة الأوسع أو المنتشرة، قد تكون العدسات الخارجية أو أدلة الضوء ضرورية.
• اختيار التصنيف:للتطبيقات التي تتطلب اتساقًا في اللون أو السطوع، حدد رموز التصنيف المطلوبة (V_F, I_v, λ_d) عند الطلب.

8. المقارنة والتمييز التقني

عامل التمييز الأساسي لـ LTST-C193TGKT هوملفه الرفيع للغاية البالغ 0.4 مم. مقارنةً بـ LEDs الشريحة القياسية التي يبلغ ارتفاعها غالبًا 0.6 مم أو 0.8 مم، فإن هذا الانخفاض بنسبة 33-50٪ في الارتفاع مهم لتصميمات الأجهزة فائقة النحافة الحديثة. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة هي أيضًا ميزة على الـ LEDs ذات الزوايا الضيقة عندما تكون الرؤية خارج المحور مهمة. يجمع بين تقنية InGaN (للانبعاث الأخضر)، والامتثال لـ RoHS، والتوافق مع عمليات الريفو الخالية من الرصاص القياسية، مما يجعله مكونًا متعدد الاستخدامات ومستقبليًا للتصنيع الإلكتروني العالمي.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

9.1 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بمصدر جهد 3.3 فولت بدون مقاومة؟

لا، هذا غير موصى به ومن المحتمل أن يدمر الـ LED.يتراوح جهد التشغيل الأمامي من 2.8 فولت إلى 3.6 فولت. إذا قمت بتوصيل مصدر 3.3 فولت مباشرةً بـ LED ذو V_Fبقيمة 2.9 فولت، فإن فرق الجهد (0.4 فولت) سيتسبب في تدفق تيار عالٍ جدًا وغير مسيطر عليه، يتجاوز بكثير الحد الأقصى البالغ 20 مللي أمبير. مطلوب دائمًا مقاومة على التوالي للتشغيل البسيط بالتيار المستمر.

9.2 لماذا يوجد تصنيف للتيار الذروي (100 مللي أمبير) أعلى من تصنيف التيار المستمر (20 مللي أمبير)؟

يمكن للتقاطع شبه الموصل تحمل نبضات تيار عالية وقصيرة دون ارتفاع درجة الحرارة لأن الثابت الزمني الحراري للشريحة الصغيرة قصير جدًا. يسمح التصنيف 100 مللي أمبير بدورة عمل 1/10 بنبضات قصيرة من سطوع أعلى (على سبيل المثال، في العروض المتعددة أو للإشارة) مع الحفاظ علىمتوسطالطاقة ودرجة الحرارة ضمن حدود آمنة. يجب ألا يتجاوز التشغيل المستمر 20 مللي أمبير.

9.3 ماذا يعني مصطلح "عدسة شفافة كالماء" بالنسبة لإخراج الضوء؟

تعني العدسة "الشفافة كالماء" أو غير المشتتة أن مادة التغليف الإيبوكسية شفافة. وهذا يؤدي إلى أعلى إخراج ضوئي ممكن من العبوة لأن الضوء لا يتشتت بواسطة جزيئات الانتشار. سيكون نمط الحزمة أكثر تحديدًا من خلال شكل شريحة الـ LED والكأس العاكس، وغالبًا ما يظهر كنقطة صغيرة ساطعة عند النظر إليها مباشرة.

9.4 كيف أفسر رموز التصنيف عند الطلب؟

لتحقيق نتائج متسقة في تطبيقك، يجب عليك تحديد رموز التصنيف المطلوبة للجهد (V_F)، الشدة (I_v)، والطول الموجي السائد (λ_d). على سبيل المثال، طلب مجموعات D8 (3.0-3.2 فولت)، S (180-280 mcd)، و AQ (525-530 نانومتر) سيمنحك LEDs بجهد متوسط، سطوع متوسط إلى مرتفع، وظل أخضر محدد. إذا لم يتم التحديد، فستتلقى مزيجًا من الإنتاج.

10. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم مؤشر حالة لمكبر صوت بلوتوث نحيف

يقوم مصمم بإنشاء مكبر صوت بلوتوث مدمج بهيكل ألومنيوم بسمك 5 مم فقط. هناك حاجة إلى LED حالة متعدد الألوان للإشارة إلى الطاقة، الاقتران، ومستوى البطارية. المساحة خلف الشبكة الأمامية محدودة للغاية.

الحل:تم اختيار LTST-C193TGKT (أخضر) جنبًا إلى جنب مع LEDs رفيعة مماثلة باللون الأحمر والأزرق. يسمح ارتفاعها البالغ 0.4 مم بأن تتلاءم تمامًا مع المساحة الداخلية المحدودة. يقوم المصمم:

1. بوضع الـ LEDs على لوحة الدوائر الرئيسية بالقرب من الشبكة.
2. باستخدام دبوس GPIO من المتحكم الدقيق لكل لون، مع مقاومة على التوالي 100 أوم محسوبة لنظام 3.3 فولت (بافتراض أقصى V_Fبقيمة 3.6 فولت يعطي تيارًا آمنًا بحوالي 10 مللي أمبير).
3. بتحديد نفس مجموعة الشدة (مثل 'S') للألوان الثلاثة لضمان سطوع متوازن.
4. بتضمين مساحة نحاسية صغيرة تحت مسارات الـ LED على لوحة الدوائر المطبوعة لنشر الحرارة قليلاً.
5. باتباع ملف تعريف الريفو الموصى به أثناء التجميع لضمان الموثوقية.

النتيجة هي مؤشر حالة ساطع وموحد يتناسب مع التصميم الصناعي الأنيق دون المساومة الميكانيكية.

11. مقدمة عن المبدأ

ثنائيات الإضاءة (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تنبعث منها الضوء من خلال الإضاءة الكهربائية. عند تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n، تتحد الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد اللون المحدد (الطول الموجي) للضوء بواسطة فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات المستخدمة. يستخدم LTST-C193TGKTمركب إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN)كأشباه موصلات، والذي تم هندسته ليكون له فجوة نطاق طاقي تتوافق مع الضوء الأخضر (حوالي 520-535 نانومتر). تحمي مادة التغليف الإيبوكسية الشفافة كالماء شريحة أشباه الموصلات، وتعمل كعدسة، وقد تتضمن مواد فسفورية (على الرغم من عدم وجودها في حالة العدسة الشفافة هذه) لتعديل الإخراج.

12. اتجاهات التطوير

يتوافق اتجاه تطور الـ LEDs للمؤشرات والإضاءة الخلفية في الإلكترونيات الاستهلاكية بقوة مع ميزات هذا المكون:

• التصغير وانخفاض السمك:الطلب المستمر على أجهزة أرق يدفع تطوير الـ LEDs ببصمات وارتفاعات أصغر دائمًا، مثل هذا المكون البالغ 0.4 مم.
• كفاءة أعلى:تتحسن تقنيات النمو البلوري وتصميم الشرائح لإنتاج المزيد من اللومن لكل واط، مما يسمح بإخراج أكثر سطوعًا عند نفس التيار أو نفس السطوع باستهلاك طاقة أقل وحرارة أقل.
• تحسين اتساق اللون:تتيح تقنيات التصنيف المتقدمة وضوابط عملية أكثر صرامة للمصنعين تقديم LEDs بها تسامحات ضيقة جدًا في الطول الموجي والشدة، وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقات مثل شاشات الألوان الكاملة والإضاءة المحيطة.
• موثوقية محسنة للبيئات القاسية:بينما يكون هذا الـ LED للتطبيقات القياسية، فإن الصناعة تطور أيضًا إصدارات ذات تصنيفات درجة حرارة أعلى ومتانة للاستخدامات السياراتية والصناعية.
• التكامل:تشمل الاتجاهات دمج عدة شرائح LED (RGB) في عبوة واحدة أو دمج الـ LEDs مع دوائر التشغيل المتكاملة أو أجهزة الاستشعار.

يمثل LTST-C193TGKT حلاً من الجيل الحالي يلبي الاحتياجات الرئيسية للتصغير والأداء للإلكترونيات السائدة.