ورقة بيانات LED طراز LTST-C194TGKT - سماكة 0.30 مم - جهد 3.2 فولت - قدرة 76 ميلي واط - لون أخضر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-C194TGKT صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED) من نوع رقاقة مثبت على السطح (SMD)، مُصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة ذات المساحات المحدودة. إنه مكون فائق الرقة بارتفاع جانبي يبلغ 0.30 مم فقط، مما يجعله مناسبًا للأجهزة النحيفة مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والشاشات فائقة الرقة والتقنيات القابلة للارتداء. يُصدر الجهاز ضوءًا أخضر باستخدام مادة شبه موصلة من إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN) مُحاطة بغلاف عدسي شفاف تمامًا. وهو متوافق مع توجيهات تقييد المواد الخطرة (RoHS) ويُصنف كمنتج صديق للبيئة. يتم توريد LED على شريط قياسي بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات، متوافق مع معدات التركيب الآلي عالية السرعة وعمليات اللحام بالتدفق الحراري بالأشعة تحت الحمراء (IR)، مما يُسهل الإنتاج الضخم بكفاءة.

2. تحليل مُعمق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تُحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي إذا تجاوزتها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف. تشمل الحدود الرئيسية أقصى تبديد للطاقة يبلغ 76 ميلي واط، وتيار أمامي مستمر 20 مللي أمبير، وتيار أمامي ذروي 100 مللي أمبير في ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). يمكن للجهاز تحمل جهد عكسي 5 فولت، لكن يُمنع التشغيل المستمر تحت انحياز عكسي. يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل من -20°C إلى +80°C، مع نطاق تخزين أوسع من -30°C إلى +100°C. تم تصنيف المكون للتحمل عند لحام بالتدفق الحراري بالأشعة تحت الحمراء بدرجة حرارة ذروية 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم تحديد هذه المعلمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C وتيار اختبار قياسي (IF) 20 مللي أمبير، لتوفير بيانات الأداء الأساسية. تبلغ شدة الإضاءة (Iv) قيمة نموذجية 450 ميلي كانديلا (mcd) مع حد أدنى 71 mcd، مما يشير إلى إخراج ساطع. يتميز بزاوية مشاهدة واسعة (2θ1/2) تبلغ 130 درجة، مما يوفر إضاءة واسعة ومتساوية. الطول الموجي السائد (λd) هو 525 نانومتر، مما يحدد إدراك لونه الأخضر، بينما الطول الموجي لذروة الانبعاث (λp) هو 530 نانومتر. عرض النطاق الطيفي (Δλ) هو 35 نانومتر. الجهد الأمامي (VF) يقيس عادة 3.2 فولت، مع نطاق من 2.8 فولت إلى 3.6 فولت. التيار العكسي (IR) هو بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند الجهد العكسي الكامل 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء. يستخدم LTST-C194TGKT نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد يغطي الجهد الأمامي (Vf)، وشدة الإضاءة (Iv)، والطول الموجي السائد (λd). وهذا يسمح للمصممين باختيار المكونات التي تتطابق مع متطلبات الدائرة والسطوع/اللون المحددة لديهم.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي بخطوات 0.2 فولت. الرموز المتاحة هي D7 (2.80-3.00 فولت)، D8 (3.00-3.20 فولت)، D9 (3.20-3.40 فولت)، و D10 (3.40-3.60 فولت). يتم تطبيق تسامح ±0.1 فولت داخل كل مجموعة. يساعد اختيار مصابيح LED من نفس مجموعة Vf في الحفاظ على توزيع تيار موحد عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

توفر مجموعات شدة الإضاءة نطاقًا من مستويات السطوع. المجموعات هي Q (71.0-112.0 mcd)، R (112.0-180.0 mcd)، S (180.0-280.0 mcd)، و T (280.0-450.0 mcd). يتم تطبيق تسامح ±15% على كل مجموعة. وهذا يسمح بالاختيار الفعال من حيث التكلفة حيث لا يكون أقصى سطوع أمرًا بالغ الأهمية، أو لميزات المنتج المتدرجة.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

تضمن مجموعات الطول الموجي السائد اتساق اللون. المجموعات المتاحة هي AP (520.0-525.0 نانومتر)، AQ (525.0-530.0 نانومتر)، و AR (530.0-535.0 نانومتر)، مع تسامح ضيق ±1 نانومتر لكل مجموعة. هذا أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب مطابقة ألوان دقيقة، كما في المؤشرات متعددة الألوان أو إضاءة خلفية الشاشات.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 لتوزيع الطيف، الشكل 6 لزاوية المشاهدة)، فإن البيانات المقدمة تسمح بتحليل العلاقات الرئيسية. يتم تحديد الجهد الأمامي عند تيار واحد (20 مللي أمبير). عمليًا، لـ Vf علاقة لوغاريتمية مع التيار الأمامي (If) ومعامل درجة حرارة سالب، مما يعني أن Vf ينخفض مع زيادة درجة حرارة التقاطع. شدة الإضاءة أيضًا تعتمد على درجة الحرارة، وتنخفض عادةً مع ارتفاع درجة الحرارة. تشير زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 130 درجة إلى نمط إشعاع لامبرتي أو شبه لامبرتي، حيث تكون شدة الضوء متناسبة تقريبًا مع جيب تمام زاوية المشاهدة.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 أبعاد الغلاف

يتوافق LED مع الخطوط العريضة القياسية لحزم EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية). السمة المميزة هي ارتفاعه المنخفض جدًا البالغ 0.30 مم. تحدد الرسومات التفصيلية للأبعاد الطول والعرض وتباعد الأطراف والتسامحات الميكانيكية الحرجة الأخرى، عادةً بتسامح قياسي ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذه الأبعاد ضرورية لتصميم بصمة اللوحة المطبوعة (PCB) وضمان التركيب السليم بواسطة الآلات الأوتوماتيكية.

5.2 تصميم وسادة اللحام

تتضمن ورقة البيانات أبعاد نمط وسادة اللحام المقترحة. الالتزام بهذه التوصيات أمر حيوي لتحقيق وصلات لحام موثوقة أثناء عملية إعادة التدفق. ملاحظة رئيسية هي التوصية بأقصى سمك للاستنسل 0.10 مم للتحكم في حجم معجون اللحام ومنع الجسور أو ظاهرة "الشاهد القبري" للمكون الصغير.

5.3 تحديد القطبية

مثل معظم مصابيح LED، هذا الجهاز حساس للقطبية. عادةً ما يتم تمييز الكاثود (القطب السالب)، غالبًا بشق، أو نقطة خضراء، أو شكل طرف مختلف. يجب التحقق من الاتجاه الصحيح مقابل رسم الغلاف لضمان تشغيل الدائرة بشكل صحيح ومنع التلف بسبب الانحياز العكسي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف لحام إعادة التدفق

تم توفير ملف لحام إعادة تدفق مقترح بالأشعة تحت الحمراء (IR) لعمليات اللحام الخالية من الرصاص. هذا الملف متوافق مع معايير JEDEC. ويشمل معايير حرجة: مرحلة التسخين المسبق (عادة 150-200°C لمدة تصل إلى 120 ثانية)، مرحلة الصعود، منطقة درجة الحرارة القصوى (بحد أقصى 260°C)، والوقت فوق نقطة السيولة (درجة الحرارة التي يذوب فيها اللحام). يجب ألا يتعرض المكون لدرجة الحرارة القصوى لأكثر من 10 ثوانٍ. يضمن هذا الملف تشكيل وصلات لحام موثوقة دون تعريض غلاف LED لإجهاد حراري مفرط.

6.2 التعامل والتخزين

حساس LED للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). احتياطات التعامل مثل استخدام أساور معصم مؤرضة، وسائد مضادة للكهرباء الساكنة، وحاويات موصلة إلزامية. للتخزين، يجب الاحتفاظ بالأكياس الحاجبة للرطوبة غير المفتوحة (مع مجفف) عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية، مع عمر تخزين يبلغ عامًا واحدًا. بمجرد الفتح، يجب تخزين المكونات عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. إذا تعرضت للظروف المحيطة لأكثر من 672 ساعة (28 يومًا)، يُوصى بالتجفيف عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

6.3 التنظيف

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

7. معلومات التعبئة والطلب

التعبئة القياسية هي شريط ناقل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 5000 قطعة. يتم إغلاق الجيوب الفارغة في الشريط بشريط غطاء. تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA 481-1-A-1994. لاستمرارية الإنتاج، الحد الأقصى المسموح به للمكونات المفقودة المتتالية في الشريط هو اثنان. الحد الأدنى لكميات الطلب للبكرات المتبقية هو 500 قطعة. يتبع رقم الجزء LTST-C194TGKT نظام ترميز محدد حيث تشير العناصر على الأرجح إلى السلسلة، والغلاف، واللون، ورموز التصنيف.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED الأخضر فائق الرقة مثالي لمؤشرات الحالة، والإضاءة الخلفية للمفاتيح أو الرموز، والإضاءة الزخرفية في الإلكترونيات الاستهلاكية حيث يكون الارتفاع قيدًا حرجًا. تشمل الأمثلة أضواء المؤشر في الهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، والأجهزة فائقة النحافة، والأجهزة القابلة للارتداء (الساعات الذكية، أساور اللياقة)، وألواح التحكم الرقيقة. تجعله توافقية مع التركيب الآلي واللحام بالتدفق الحراري مثاليًا للتصنيع بكميات كبيرة.

8.2 اعتبارات التصميم

الحد من التيار:دائمًا ما تكون هناك حاجة إلى مقاومة خارجية للحد من التيار عند تشغيل LED من مصدر جهد أعلى من جهد الأمامي الخاص به. يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - Vf) / If، حيث Vf هو الجهد الأمامي (استخدم القيمة القصوى لتصميم أسوأ حالة)، If هو التيار الأمامي المطلوب (≤20 مللي أمبير مستمر)، و Vcc هو جهد التغذية.
إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في اللوحة المطبوعة أو الثقوب الحرارية يمكن أن يساعد في تبديد الحرارة، خاصة عند التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو عند أقصى تيار، وبالتالي الحفاظ على إخراج الإضاءة والعمر الطويل.
حماية من التفريغ الكهروستاتيكي:في البيئات المعرضة للتفريغ الكهروستاتيكي، فكر في إضافة ثنائيات قمع الجهد العابر (TVS) أو دوائر حماية أخرى على خطوط LED.

9. المقارنة التقنية والتمييز

العامل المميز الأساسي لـ LTST-C194TGKT هو ارتفاعه البالغ 0.30 مم، وهو أنحف بكثير من العديد من مصابيح LED القياسية المثبتة على السطح (مثل حزم 0603 أو 0805 التي يبلغ ارتفاعها غالبًا 0.6-0.8 مم). وهذا يسمح بالتصميم في التطبيقات التي يكون فيها الارتفاع الرأسي محدودًا بشدة. مقارنة بمصابيح LED القديمة ذات الثقوب المارّة، فإنه يوفر توفيرًا هائلاً في المساحة ويمكن من التجميع الآلي. يوفر استخدام تقنية InGaN كفاءة عالية وإخراج ضوء أخضر ساطع. تجعله موافقته لملفات اللحام الخالية من الرصاص متوافقًا مع اللوائح البيئية الحديثة وعمليات التصنيع.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 30 مللي أمبير لسطوع أعلى؟
ج: لا. الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 20 مللي أمبير. يمكن أن يتسبب تجاوز هذا التصنيف في تلف لا رجعة فيه بسبب ارتفاع درجة الحرارة والتدهور المتسارع للتقاطع شبه الموصل.
س: ما الفرق بين الطول الموجي السائد وطول موجة الذروة؟
ج: الطول الموجي السائد (λd) هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية ويتطابق مع لون LED، مُشتق من مخطط لونية CIE. طول موجة الذروة (λp) هو الطول الموجي الفعلي الذي تكون فيه الطاقة الضوئية المنبعثة أعلى. غالبًا ما يختلفان قليلاً.
س: هل يمكنني استخدام اللحام اليدوي؟
ج: اللحام اليدوي بمكواة ممكن ولكنه يتطلب عناية فائقة. التوصية هي أقصى درجة حرارة لطرف المكواة 300°C ووقت لحام لا يتجاوز 3 ثوانٍ لكل طرف، لمرة واحدة فقط. لحام إعادة التدفق هو الطريقة المفضلة والأكثر موثوقية.
س: كيف أفسر رمز التصنيف في رقم الجزء؟
ج: اللاحقة "TGKT" تحتوي على الأرجح على معلومات مشفرة لمجموعات الجهد الأمامي (T؟)، وشدة الإضاءة (G؟)، والطول الموجي السائد (K؟) المحددة. يجب على المرء مقارنة قائمة التصنيف الكاملة مع معلومات الطلب لاختيار درجة الأداء الدقيقة المطلوبة.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم مؤشر حالة لساعة ذكية.
يتطلب التصميم مؤشر شحن أخضر. الارتفاع الداخلي للساعة الذكية محدود للغاية. تم اختيار LTST-C194TGKT لارتفاعه الجانبي البالغ 0.30 مم. يختار المصمم مجموعة D8 لـ Vf (3.0-3.2 فولت) ومجموعة T لشدة الإضاءة (280-450 mcd) لضمان الرؤية. يتم تشغيل LED من خط التغذية 3.3 فولت الخاص بالساعة. باستخدام أقصى Vf وهو 3.6 فولت لتصميم متحفظ، يتم حساب مقاومة الحد من التيار: R = (3.3V - 3.6V) / 0.02A = -15 أوم. تشير هذه القيمة السالبة إلى أنه مع أسوأ حالة لـ Vf أعلى من مصدر التغذية، قد لا يعمل LED. لذلك، يستخدم المصمم Vf النموذجي وهو 3.2 فولت: R = (3.3V - 3.2V) / 0.02A = 5 أوم. تم اختيار مقاومة قياسية 5.1Ω، مما يؤدي إلى تيار ~19.6 مللي أمبير. يستخدم تخطيط اللوحة المطبوعة أبعاد وسادة اللحام الموصى بها ويتضمن وصلة تخفيف حراري صغيرة إلى مستوى أرضي.

12. مقدمة تقنية

يعتمد LTST-C194TGKT على تقنية أشباه الموصلات من إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN). InGaN هو شبه موصل مركب يمكن ضبط طاقة فجوة النطاق الخاصة به عن طريق تغيير نسبة الإنديوم إلى الجاليوم. بالنسبة لمصابيح LED الخضراء، يتم استخدام محتوى إنديوم محدد لإنشاء فجوة نطاق تتوافق مع انبعاث الفوتونات في نطاق الطول الموجي الأخضر (حوالي 525 نانومتر). عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، وتطلق الطاقة في شكل ضوء - وهي عملية تسمى الانبعاث الكهروضوئي. تم تصميم راتنج العدسة الشفاف تمامًا لاستخراج هذا الضوء بكفاءة من رقاقة أشباه الموصلات بأقل امتصاص، مع توفير الحماية الميكانيكية والبيئية أيضًا.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر الاتجاه في مصابيح LED المثبتة على السطح للإلكترونيات الاستهلاكية نحو التصغير، وكفاءة أعلى، وتكامل أكبر. تنخفض ارتفاعات الغلاف أكثر لتمكين منتجات نهائية أرق. تحسينات الكفاءة (المزيد من لومن لكل واط) تقلل من استهلاك الطاقة، وهو أمر بالغ الأهمية للأجهزة التي تعمل بالبطارية. هناك أيضًا اتجاه نحو تحكم أكثر دقة في اللون وتصنيف أضيق لتلبية متطلبات الشاشات عالية الجودة ومصفوفات LED المتعددة المتسقة. علاوة على ذلك، أصبح دمج الإلكترونيات التحكمية (مثل مشغلات التيار الثابت) مباشرة في غلاف LED أكثر شيوعًا، مما يبسط تصميم الدائرة للمستخدم النهائي. تستمر علوم المواد الأساسية في التقدم، مع استمرار البحث في تحسين كفاءة مصابيح LED الخضراء من نوع InGaN، والتي كانت تاريخيًا أقل من كفاءة مصابيح LED الزرقاء.