ورقة بيانات LED طراز LTW-C191DS5 - سماكة 0.55 مم - جهد أقصى 3.15 فولت - قدرة 72 ميغاواط - لون أبيض - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح LTW-C191DS5 هو صمام ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع الأجهزة السطحية (SMD)، مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة ذات المساحات المحدودة. السمة الأساسية المميزة له هي سماكته المنخفضة للغاية، حيث يبلغ ارتفاع العبوة 0.55 مليمتر فقط. هذا الشكل الفائق الرقة يجعله مثالياً للدمج في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية النحيفة، وحدات الإضاءة الخلفية للشاشات، وتطبيقات المؤشرات حيث يكون الارتفاع الرأسي محدوداً.

باستخدام مادة أشباه الموصلات من نوع إن-غا-ن (Indium Gallium Nitride)، يصدر هذا المصباح ضوءاً أبيض. تتوافق العبوة مع المعايير القياسية لتحالف الصناعات الإلكترونية (EIA)، مما يضمن التوافق مع آلات التجميع الآلي القياسية في الصناعة وأنظمة التعبئة بالشريط والبكرة. تم تحديد المنتج كمنتج صديق للبيئة وهو متوافق مع توجيهية تقييد المواد الخطرة (RoHS)، مما يعني أنه تم تصنيعه دون استخدام مواد خطرة معينة مثل الرصاص والزئبق والكادميوم.

تشمل المزايا الأساسية لهذا المكون بصمته المصغرة، وتوافقه مع عمليات التجميع الآلي ذات الحجم الكبير، وملاءمته للحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، وهي طريقة اللحام القياسية المستخدمة في خطوط تجميع تقنية التركيب السطحي (SMT).

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود ويجب تجنبه في التصميم الموثوق.

• تبديد الطاقة (Pd):72 ميغاواط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن لعبوة المصباح تبديدها كحرارة دون تجاوز درجة حرارة الوصلة القصوى.
• تيار التوصيل الأمامي المستمر (IF):20 مللي أمبير. أقصى تيار أمامي مستمر يمكن تطبيقه.
• تيار التوصيل الأمامي الذروي:100 مللي أمبير، ولكن فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). هذا يسمح بومضات عالية الكثافة قصيرة المدة.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهياراً فورياً. تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن تشغيل الجهد العكسي لا يمكن أن يكون مستمراً.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr):من -30°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي صُمم الجهاز للعمل ضمنه.
• نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg):من -55°C إلى +105°C.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:يتحمل درجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة 10 ثوانٍ، متوافقة مع منحنيات إعادة التدفق الخالية من الرصاص النموذجية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C. يجب أن يعتمد التصميم على الحدود الدنيا والقصوى، وليس فقط القيم النموذجية.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من حد أدنى 71.0 مللي كانديلا إلى نموذجي 180.0 مللي كانديلا عند تيار أمامي (IF) قدره 5 مللي أمبير. يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):130 درجة. تشير زاوية الرؤية الواسعة هذه إلى نمط انبعاث لامبرتي أو شبه لامبرتي، مناسب للإضاءة المساحية بدلاً من الحزم المركزة.
• إحداثيات اللونية (x, y):القيم النموذجية هي x=0.304، y=0.301 عند IF=5mA، مما يضع النقطة البيضاء ضمن منطقة محددة من فضاء الألوان CIE 1931. ينطبق تسامح ±0.01 على هذه الإحداثيات.
• الجهد الأمامي (VF):بين 2.70 فولت (الحد الأدنى) و 3.15 فولت (الحد الأقصى) عند IF=5mA. هذا النطاق بالغ الأهمية لتصميم دائرة القيادة.
• التيار العكسي (IR):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت.

تحذير من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):المصباح حساس للكهرباء الساكنة وارتفاعات الجهد. تعتبر ضوابط ESD المناسبة، مثل محطات العمل المؤرضة، أساور المعصم، والتعبئة المضادة للكهرباء الساكنة، إلزامية أثناء التعامل.

3. شرح نظام التصنيف

بسبب الاختلافات المتأصلة في تصنيع أشباه الموصلات، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء. يستخدم LTW-C191DS5 نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد:

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (VF)

يتم تصنيف مصابيح LED بناءً على انخفاض الجهد عند 5 مللي أمبير.

- الفئة أ: 2.70 فولت - 2.85 فولت

- الفئة ب: 2.85 فولت - 3.00 فولت

- الفئة ج: 3.00 فولت - 3.15 فولت

التسامح: ±0.1 فولت لكل فئة.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)

يتم فرز مصابيح LED حسب إخراج الضوء عند 5 مللي أمبير.

- الفئة Q: 71.0 مللي كانديلا - 112.0 مللي كانديلا

- الفئة R: 112.0 مللي كانديلا - 180.0 مللي كانديلا

التسامح: ±15% لكل فئة.

3.3 تصنيف درجة اللون (اللون)

هذه هي الفئة الأكثر تعقيداً، حيث تحدد إحداثيات اللون على مخطط CIE 1931. يتم تعريف ست فئات (من S1 إلى S6) بواسطة أشكال رباعية تحدد حدود إحداثيات (x,y). يوضح الرسم المقدم هذه الفئات بصرياً. تقع نقطة اللونية النموذجية (x=0.304، y=0.301) ضمن منطقة S3/S4. التسامح على درجة اللون هو ±0.01 في كل من إحداثيات x و y.

يسمح هذا التصنيف للمصممين باختيار مصابيح LED ذات خصائص كهربائية وبصرية مضبوطة بدقة لأداء متسق في تطبيقهم، وهو أمر مهم بشكل خاص في مصفوفات LED المتعددة حيث يكون تجانس اللون والسطوع أمراً بالغ الأهمية.

4. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

4.1 أبعاد العبوة

تتضمن ورقة البيانات رسومات مفصلة بأبعاد لعبوة المصباح. تشمل الميزات الرئيسية الارتفاع الأقصى 0.55 مم والبصمة القياسية لـ EIA للتعامل الآلي. جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح قياسي ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

4.2 تخطيط وسادة اللحام المقترح

يتم توفير نمط أرضي (بصمة) موصى به للوحة الدوائر المطبوعة (PCB). يعد اتباع هذا التصميم أمراً بالغ الأهمية لتحقيق وصلات لحام موثوقة، ومنع ظاهرة "الرفع" (رفع أحد الطرفين)، وضمان المحاذاة الصحيحة أثناء إعادة التدفق.

4.3 التعبئة بالشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED في شريط حامل بارز، مغلق بشريط غطاء، وملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). الكمية القياسية للبكرة هي 5000 قطعة. تتوافق التعبئة مع معايير ANSI/EIA 481-1-A-1994. يتم توفير أبعاد الشريط والبكرة الرئيسية لإعداد المغذي في آلات التجميع.

5. إرشادات التجميع والتعامل والموثوقية

5.1 عملية اللحام

المكون متوافق بالكامل مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء. يتم توفير منحنى إعادة تدفق مقترح، مع معلمات رئيسية:

- التسخين المسبق:150-200°C

- زمن التسخين المسبق:الحد الأقصى 120 ثانية

- درجة الحرارة الذروية:الحد الأقصى 260°C

- الوقت فوق 260°C:الحد الأقصى 10 ثوانٍ

- عدد دورات إعادة التدفق:الحد الأقصى مرتين.

تشير ورقة البيانات إلى معايير JEDEC لتطوير المنحنى وتؤكد على أن المنحنى النهائي يجب أن يتم توصيفه للتصميم المحدد للوحة الدوائر المطبوعة والمكونات ولحام القصدير المستخدم.

للإصلاح اليدوي باستخدام مكواة اللحام، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الطرف 300°C، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ، لمرة واحدة فقط.

5.2 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضرورياً، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُسمح بغمر المصباح في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. يمكن أن يؤدي استخدام مواد كيميائية غير محددة إلى إتلاف عبوة المصباح.

5.3 التخزين وحساسية الرطوبة

مصابيح LED هي أجهزة حساسة للرطوبة. تم تحديد ظروف التخزين الصارمة:

- الكيس المغلق:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. الاستخدام خلال سنة واحدة من فتح الكيس.

- بعد فتح الكيس:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يُوصى بإكمال لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 672 ساعة (28 يوماً).

- التخزين الممتد (مفتوح):قم بالتخزين في وعاء محكم الغلق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين.

- التعرض >672 ساعة:مطلوب تجفيف عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الانفجار" (تشقق العبوة أثناء إعادة التدفق).

6. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

6.1 التطبيقات النموذجية

يُقصد بـ LTW-C191DS5 المعدات الإلكترونية العادية، بما في ذلك:

- مؤشرات الحالة على الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية (الهواتف، الأجهزة اللوحية، الموجهات).

- الإضاءة الخلفية لعروض LCD، لوحات المفاتيح، أو الألواح في الأجهزة النحيفة.

- الإضاءة الزخرفية في الأجهزة.

- مصابيح مؤشر للأغراض العامة.

محدودية تطبيق مهمة:تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن هذا المصباح لم يُصمم للتطبيقات التي قد يعرض الفشل فيها الحياة أو الصحة للخطر (مثل الطيران، دعم الحياة الطبي، أنظمة سلامة النقل). لمثل هذه التطبيقات عالية الموثوقية، يلزم التشاور للحصول على منتج متخصص.

6.2 تصميم الدائرة

1. تحديد التيار:المصباح LED هو جهاز يعمل بالتيار. مقاومة تحديد تيار على التوالي أو دائرة قيادة تيار ثابت أمران أساسيان لمنع تجاوز الحد الأقصى لتيار التوصيل الأمامي المستمر (20 مللي أمبير)، حتى لو تذبذب جهد مصدر الطاقة. يجب أن يأخذ التصميم في الاعتبار فئة الجهد الأمامي (أ، ب، أو ج).

2. حماية الجهد العكسي:نظراً لأن أقصى جهد عكسي هو 5 فولت فقط، يجب توخي الحذر في تصميم الدائرة لتجنب تعريض المصباح للانحياز العكسي، خاصة في تطبيقات التيار المتردد أو الإشارات ثنائية القطب. قد يكون من الضروري استخدام صمام ثنائي حماية على التوازي (الكاثود إلى الكاثود).

3. إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (72 ميغاواط)، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في لوحة الدوائر المطبوعة أو فتحات حرارية تحت وسادة الحرارة الخاصة بالمصباح (إن وجدت) يساعد في الحفاظ على درجة حرارة وصلة أقل، وهو أمر بالغ الأهمية لاستقرار إخراج الضوء على المدى الطويل وعمر التشغيل.

6.3 التصميم البصري

توفر زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة نمط إضاءة واسع منتشر. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب حزمة موجهة أكثر، يجب تصميم بصريات ثانوية (عدسات، أدلة ضوئية) ووضعها فوق المصباح. الشكل الفائق الرقة مفيد عند الدمج في تجميعات بصرية ضيقة أو خلف ألواح أدلة ضوئية رقيقة (LGPs).

7. المقارنة الفنية والتحديد

المميز الأساسي لـ LTW-C191DS5 هو ارتفاعه البالغ 0.55 مم. مقارنة بمصابيح LED القياسية ذات العبوة 0603 أو 0402 والتي يبلغ ارتفاعها عادةً 0.8-1.0 مم، يمثل هذا انخفاضاً كبيراً في الارتفاع الرأسي (Z-height). هذا يسمح بمنتجات نهائية أرق. توفر تقنية InGaN الخاصة به مصدر ضوء أبيض حديثاً وفعالاً مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم. يقدم هيكل التصنيف الشامل اتساقاً أفضل للتطبيقات الحساسة للجودة مقارنة بمصابيح LED غير المصنفة أو المصنفة على نطاق واسع. توافقه مع عمليات SMT القياسية يجعله بديلاً مباشراً لمصابيح LED الأكثر سماكة في العديد من التصميمات، مما يوفر مساراً مباشراً لتصغير المنتج.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح عند 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: نعم، 20 مللي أمبير هو الحد الأقصىالمستمرلتصنيف تيار التوصيل الأمامي المستمر. للحصول على عمر تشغيل أمثل ومراعاة التأثيرات الحرارية، يُوصى غالباً بتشغيله بتيار أقل (مثلاً، 10-15 مللي أمبير).

س: ما الفرق بين فئتي شدة الإضاءة Q و R؟

ج: تحتوي مصابيح LED من الفئة R على شدة إضاءة دنيا أعلى (112 مللي كانديلا مقابل 71 مللي كانديلا) عند نفس تيار الاختبار 5 مللي أمبير. يضمن اختيار الفئة R إخراجاً أكثر سطوعاً ولكن قد يكون بسعر أعلى قليلاً.

س: لماذا تعتبر رطوبة التخزين بالغة الأهمية بعد فتح الكيس؟

ج: يمكن لعبوة المصباح امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، تتحول هذه الرطوبة المحتبسة بسرعة إلى بخار، مما قد يسبب انفصالاً داخلياً أو تشققاً للعبوة البلاستيكية (\"الانفجار\"). تمنع ظروف التخزين المحددة ومتطلبات التجفيف هذا النمط من الفشل.

س: كيف أفسر مخطط تصنيف درجة اللون؟

ج: يرسم مخطط CIE 1931 اللون. تمثل الأشكال الرباعية المسماة الستة (من S1 إلى S6) مناطق إحداثيات اللون المقبولة لمصابيح LED في فئة درجة اللون تلك. يجب أن تقع إحداثيات (x,y) المقاسة للمصباح داخل المضلع الخاص بفئته المخصصة. هذا يضمن أن جميع مصابيح LED المسمى بنفس فئة درجة اللون ستظهر بنفس اللون للعين البشرية في الظروف القياسية.

9. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم مؤشر حالة لمتعقب بلوتوث فائق الرقة.

يسمح التصميم الصناعي للمنتج بارتفاع داخلي يبلغ 0.6 مم فقط لتجميع مصباح المؤشر. لن يتناسب مصباح LED قياسي.

الحل:تم اختيار LTW-C191DS5 بارتفاعه البالغ 0.55 مم. يستخدم المصمم أبعاد العبوة لإنشاء فتحة في لوحة الدوائر المطبوعة، مما يسمح للمصباح بالجلوس بشكل متساوٍ مع اللوحة، مما يوفر أعشار المليمتر الحاسمة. يتم استخدام دائرة متكاملة لقيادة تيار ثابت مضبوط على 5 مللي أمبير لضمان سطوع ثابت بغض النظر عن انخفاض جهد البطارية. يتم تحديد مصابيح LED من الفئة R وفئة درجة اللون S3 في قائمة المواد لضمان ضوء أبيض ساطع وموحد عبر جميع وحدات الإنتاج. يتبع مصنع التجميع منحنى إعادة التدفق الموصى به وقاعدة عمر الأرضية البالغة 672 ساعة، مما يؤدي إلى عائد تصنيع عالٍ وأداء موثوق في الميدان.

10. مقدمة التكنولوجيا والاتجاهات

تقنية إن-غا-ن (InGaN):إن-غا-ن (Indium Gallium Nitride) هي مادة أشباه الموصلات المستخدمة في هذا المصباح الأبيض. عادةً، يتم دمج شريحة InGaN زرقاء الانبعاث مع طلاء فسفوري أصفر داخل العبوة. يحفز الضوء الأزرق الفسفور، الذي يعيد إصدار الضوء الأصفر؛ يدرك العين البشرية مزيج الأزرق والأصفر على أنه أبيض. هذه طريقة عالية الكفاءة لإنتاج الضوء الأبيض من الأجهزة الصلبة.

اتجاهات الصناعة:يستمر الدفع نحو التصغير في الإلكترونيات دون هوادة. تمثل مكونات مثل LTW-C191DS5 الاتجاه المستمر لتقليل الارتفاع الرأسي (السماكة) للمكونات السلبية والنشطة لتمكين هواتف ذكية وأجهزة لوحية وأجهزة قابلة للارتداء وأجهزة إنترنت الأشياء أرق من أي وقت مضى. علاوة على ذلك، يعكس التركيز على التصنيف الدقيق طلب السوق لجودة أعلى وتجانس بصري في المنتجات الاستهلاكية. أصبح دمج التوافق مع RoHS والتوافق مع عمليات إعادة التدفق الخالية من الرصاص وعالية الحرارة الآن متطلباً أساسياً، مدفوعاً باللوائح البيئية العالمية.