ورقة بيانات LED الأزرق LTST-C191TBKT SMD - الأبعاد 3.2x1.6x0.55 مم - الجهد 2.8-3.8 فولت - الطاقة 76 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-C191TBKT صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED) من نوع جهاز السطح المثبت (SMD)، مُصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة المحدودة المساحة. ينتمي إلى فئة شرائح LED فائقة الرقة، حيث يتميز بارتفاع منخفض بشكل ملحوظ يبلغ 0.55 مم فقط. وهذا يجعله خيارًا مثاليًا للإضاءة الخلفية في الإلكترونيات الاستهلاكية النحيفة، ومصابيح المؤشر في الأجهزة المحمولة، وعروض الحالة حيث يكون المساحة الرأسية محدودة. يستخدم الجهاز شريحة أشباه الموصلات من نوع InGaN (نيترايد الإنديوم والغاليوم)، وهو المعيار الصناعي لإنتاج الضوء الأزرق عالي الكفاءة. يتم تعبئته على شريط بعرض 8 مم ويتم توريده على بكرات قياسية قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة المستخدمة في التصنيع بالجملة.

1.1 الميزات والمزايا الأساسية

تنبع المزايا الأساسية لهذا LED من تصميمه الفيزيائي والكهربائي. السمة الأكثر بروزًا هي ارتفاعه الفائق الرقة البالغ 0.55 مم، والذي يعالج مباشرة اتجاه صناعة المنتجات النهائية الأكثر نحافة. يُصنف على أنه منتج صديق للبيئة ويتوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يضمن تلبية المعايير البيئية الدولية. توفر تقنية شريحة InGaN شدة إضاءة عالية من مصدر صغير. يضمن بصمة العبوة القياسية EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية) التوافق مع مجموعة واسعة من تخطيطات وأدوات تصميم لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) الحالية. علاوة على ذلك، تم تصميمه ليكون متوافقًا مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية، وهي الطريقة السائدة لتثبيت مكونات SMD، مما يبسط سير عمل التصنيع.

2. المواصفات الفنية: تحليل متعمق

يقدم هذا القسم تفصيلًا دقيقًا للحدود القصوى المطلقة وخصائص التشغيل للجهاز، وهي أمور بالغة الأهمية لتصميم دائرة موثوقة.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي. الحد الأقصى للتيار المستمر الأمامي (I_F) هو 20 مللي أمبير. في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية، يُسمح بتيار أمامي ذروة أعلى يصل إلى 100 مللي أمبير. يجب ألا تتجاوز تبديد الطاقة الكلي 76 ميغاواط، وهو حد تحدده قدرة العبوة على نقل الحرارة إلى لوحة الدوائر المطبوعة. تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل يتراوح من -20°C إلى +80°C ويمكن تخزينه في بيئات تتراوح من -30°C إلى +100°C. بالنسبة للتجميع، يمكنه تحمل درجة حرارة ذروة لحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء تبلغ 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة محيطة قياسية (T_a) تبلغ 25°C وتيار أمامي قدره 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. وهي تحدد أداء الجهاز في ظل ظروف التشغيل العادية.

• شدة الإضاءة (I_V):تتراوح من حد أدنى 28.0 مللي كانديلا إلى حد أقصى 180.0 مللي كانديلا. تعتمد القيمة الفعلية لوحدة معينة على رمز التصنيف الخاص بها (انظر القسم 3). يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة منحنى استجابة العين البشرية الضوئي.
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):زاوية واسعة تبلغ 130 درجة، تُعرّف كنقطة خارج المحور حيث تنخفض شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها على المحور (0°). يشير هذا إلى نمط انبعاث لامبرتي أو شبه لامبرتي، مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة لمنطقة واسعة بدلاً من شعاع مركز.
• الطول الموجي الذروي (λ_P):عادةً 468 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد له.
• الطول الموجي السائد (λ_d):يتراوح من 465.0 نانومتر إلى 475.0 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية لمطابقة لون LED، والمستمد من مخطط اللونية CIE. إنه المعلمة الرئيسية لاتساق اللون.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):حوالي 25 نانومتر. يقيس هذا عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث، مما يشير إلى نقاء الطيف. وهي قيمة نموذجية لـ LED أزرق من نوع InGaN.
• الجهد الأمامي (V_F):يتراوح من 2.80 فولت إلى 3.80 فولت عند 20 مللي أمبير. يتم تصنيف القيمة الدقيقة (انظر القسم 3). هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت. من المهم ملاحظة أن هذا LEDغير مصمم للعمل العكسي؛ حالة الاختبار هذه هي للتوصيف فقط. تطبيق انحياز عكسي في الدائرة قد يتلف الجهاز.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز LEDs إلى فئات أداء. يستخدم LTST-C191TBKT نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد للمعلمات الرئيسية.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي

يتم فرز الوحدات إلى فئات من D7 إلى D11 بناءً على جهدها الأمامي (V_F) عند 20 مللي أمبير. على سبيل المثال، تحتوي الفئة D7 على LEDs ذات V_Fبين 2.80 فولت و 3.00 فولت، بينما تحتوي الفئة D11 على تلك من 3.60 فولت إلى 3.80 فولت. التسامح داخل كل فئة هو ±0.1 فولت. يساعد اختيار LEDs من نفس فئة الجهد في الحفاظ على سطوع واستهلاك طاقة موحدين في مصفوفة.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف الشدة إلى رموز N، P، Q، و R. تغطي الفئة N نطاق 28.0-45.0 مللي كانديلا، وتغطي الفئة R أعلى نطاق من 112.0-180.0 مللي كانديلا. التسامح لكل فئة شدة هو ±15%. وهذا يسمح للمصممين باختيار مستوى سطوع مناسب لتطبيقهم، موازنة بين الوضوح وكفاءة الطاقة.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تصنيف اللون (الطول الموجي السائد) إلى رمزين: AC (465.0-470.0 نانومتر) و AD (470.0-475.0 نانومتر)، مع تسامح ±1 نانومتر لكل فئة. يضمن هذا التحكم الدقيق حدًا أدنى من التباين اللوني، وهو أمر أساسي للتطبيقات مثل الإضاءة الخلفية متعددة LEDs أو مؤشرات الحالة حيث يكون مطابقة الألوان مهمًا.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 للتوزيع الطيفي، الشكل 6 لزاوية المشاهدة)، فإن آثارها قياسية لـ LEDs من نوع InGaN. سيوضح منحنى التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (I-V) العلاقة الأسية النموذجية، مع جهد الركبة حوالي 2.8-3.0 فولت. يكون منحنى شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي خطيًا بشكل عام حتى التيار المقنن، وبعد ذلك قد تنخفض الكفاءة بسبب التسخين. عادةً ما يكون للطول الموجي السائد معامل درجة حرارة سلبي طفيف، مما يعني أنه قد يتحول إلى أطوال موجية أطول (أكثر اخضرارًا قليلاً) مع زيادة درجة حرارة التقاطع. يؤكد منحنى زاوية المشاهدة الواسع البالغ 130 درجة على ملف انبعاث شبه لامبرتي.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 الأبعاد الفيزيائية

تتبع العبوة بصمة قياسية EIA. تشمل الأبعاد الرئيسية طولًا نموذجيًا 3.2 مم، وعرض 1.6 مم، والارتفاع المميز 0.55 مم. يتم توفير رسومات مفصلة ذات أبعاد في ورقة البيانات لتصميم نمط اللحام على PCB. جميع الأبعاد لها تسامح قياسي ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 تحديد القطبية وتصميم الوسادة

يحتوي LED على أنود وكاثود. عادةً ما يُشار إلى القطبية بواسطة علامة على العبوة أو بواسطة ميزة غير متماثلة في البصمة. تتضمن ورقة البيانات أبعاد وسادة اللحام المقترحة لضمان تكوين حشوة لحام موثوقة أثناء إعادة التدفق، وهو أمر بالغ الأهمية لكل من الاتصال الكهربائي والمتانة الميكانيكية. كما يساعد تصميم الوسادة المناسب في تبديد الحرارة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

الجهاز مؤهل لعمليات اللحام الخالية من الرصاص. يتم توفير ملف تعريف مقترح لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، متوافق مع معايير JEDEC. تشمل المعلمات الرئيسية منطقة التسخين المسبق (عادةً 150-200°C)، ومنحدرًا خاضعًا للتحكم إلى درجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260°C، ووقتًا فوق السائل (TAL) مناسبًا لمعجون اللحام. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الذروة البالغة 260°C لأكثر من 10 ثوانٍ. يتم التأكيد على أنه يجب توصيف الملف الدقيق لتصميم PCB المحدد والمكونات ومعجون اللحام المستخدم.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي باستخدام مكواة ضروريًا، فإن التوصية هي استخدام درجة حرارة طرف لا تتجاوز 300°C وتحديد وقت التلامس إلى أقصى حد 3 ثوانٍ لعملية واحدة فقط. يمكن للحرارة الزائدة من مكواة اللحام أن تتلف العبوة الصغيرة بسهولة.

6.3 ظروف التخزين والتعامل

تعتبر LEDs حساسة للرطوبة. عند تخزينها في كيسها الأصلي المحكم المضاد للرطوبة مع مجفف، يجب الاحتفاظ بها عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية واستخدامها خلال عام واحد. بمجرد فتح الكيس، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30°C و 60% رطوبة نسبية. يجب خبز المكونات المعرضة للرطوبة المحيطة لأكثر من 672 ساعة (28 يومًا) عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل لحام إعادة التدفق لمنع ظاهرة "الفشار" (تشقق العبوة بسبب ضغط البخار). للتخزين الممتد خارج الكيس الأصلي، استخدم حاوية محكمة مع مجفف.

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُوصى بغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتلف منظفات كيميائية غير محددة مادة العبوة البلاستيكية.

7. معلومات التعبئة والطلب

التعبئة القياسية هي شريط ناقل بارز بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 5000 قطعة من LED LTST-C191TBKT. يستخدم الشريط غطاء علوي لإغلاق الجيوب الفارغة. تتبع التعبئة مواصفات ANSI/EIA 481-1-A-1994. بالنسبة للبقايا من الإنتاج، ينطبق الحد الأدنى لكمية التعبئة وهو 500 قطعة.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

يجعل المظهر الفائق الرقة هذا LED مثاليًا لـ: الإضاءة الخلفية للأزرار على لوحات المفاتيح النحيفة أو أجهزة التحكم عن بُعد، مؤشرات الحالة في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة فائقة النحافة، إضاءة اللوحات في لوحات عدادات السيارات أو الأجهزة الاستهلاكية، وكـ مؤشر أزرق للأغراض العامة في لوحات الدوائر المطبوعة المزدحمة.

8.2 اعتبارات وملاحظات التصميم

• قيادة التيار:LED هو جهاز يعمل بالتيار. استخدم دائمًا مقاومًا محددًا للتيار على التوالي أو دائرة قيادة تيار ثابت. يتم حساب قيمة المقاوم باستخدام R = (V_المصدر- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_Fمن الفئة أو ورقة البيانات لضمان ألا يتجاوز التيار 20 مللي أمبير في أسوأ الظروف.
• حماية من التفريغ الكهروستاتيكي:شريحة InGaN حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب استخدام ضوابط ESD المناسبة (أربطة المعصم، محطات العمل المؤرضة، أرضيات موصلة) أثناء التعامل والتجميع.
• إدارة الحرارة:بينما تكون الطاقة منخفضة، فإن ضمان مسار حراري جيد من وسائد LED إلى نحاس PCB يساعد في الحفاظ على الأداء والعمر الافتراضي، خاصة عند التشغيل عند التيار الأقصى أو بالقرب منه.
• حماية من الجهد العكسي:نظرًا لأن الجهاز غير مصمم للانحياز العكسي، ففكر في إضافة صمام ثنائي حماية على التوازي (الكاثود إلى الأنود) إذا كان LED قد يتعرض لجهد عكسي في الدائرة.

9. المقارنة الفنية والتمييز

المميز الأساسي لـ LTST-C191TBKT هو ارتفاعه البالغ 0.55 مم، وهو أنحف من العديد من LEDs SMD القياسية (مثل عبوات 0603 أو 0402 التي غالبًا ما يكون ارتفاعها >0.8 مم). مقارنة بـ LEDs ذات الرؤية الجانبية، فإنه يوضع تنسيق انبعاث علوي بزاوية مشاهدة واسعة. توفر تقنية InGaN الخاصة به كفاءة أعلى وتشبع لوني أفضل من تقنيات LED الزرقاء القديمة. يقدم نظام التصنيف الشامل اتساقًا أفضل في اللون والسطوع مقارنة بالبدائل غير المصنفة أو المصنفة بشكل فضفاض، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات متعددة LEDs.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: ما المقاوم الذي أحتاجه لمصدر جهد 5 فولت؟

ج: باستخدام أقصى V_Fبقيمة 3.8 فولت والتيار المستهدف I_Fبقيمة 20 مللي أمبير: R = (5V - 3.8V) / 0.02A = 60 أوم. سيكون المقاوم القياسي 62 أوم أو 68 أوم مناسبًا. تحقق دائمًا من فئة V_Fالفعلية لـ LEDs الخاصة بك.

س: هل يمكنني تشغيله بمصدر جهد 3.3 فولت؟

ج: ربما، لكن بحذر. إذا كان V_Fلـ LED في الطرف الأعلى من نطاقه (مثل 3.8 فولت)، فقد لا يقوم مصدر 3.3 فولت بتشغيله بالكامل أو على الإطلاق. ستحتاج إلى التحقق من الحد الأدنى لـ V_F(2.8 فولت) ومن المحتمل استخدام دائرة قيادة تيار ثابت بدلاً من مقاوم بسيط للتشغيل الموثوق.

س: كيف أفسر قيمة شدة الإضاءة؟

ج: تقيس شدة الإضاءة (مللي كانديلا) السطوع في اتجاه محدد (على المحور). تعني زاوية المشاهدة الواسعة أن هذا السطوع ينتشر على مساحة كبيرة، لذا فإن السطوع الملحوظ على سطح يعتمد على المسافة والزاوية. للمقارنة، قد يكون LED ثقب تمريري نموذجي 5 مم بقيمة 1000-5000 مللي كانديلا ولكن بشعاع أضيق بكثير.

س: هل هو مناسب للاستخدام في الهواء الطلق؟

ج: يغطي نطاق درجة حرارة التشغيل (-20°C إلى +80°C) العديد من الظروف الخارجية. ومع ذلك، قد يؤدي التعرض الطويل لأشعة الشمس المباشرة (الأشعة فوق البنفسجية) والطقس إلى تدهور العبوة البلاستيكية. للبيئات القاسية، قم بتأكيد الملاءمة مع الشركة المصنعة وفكر في الطلاءات الواقية.

11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

المثال 1: شريط حالة متعدد LEDs:تصميم رسم بياني شريطي بـ 10 LEDs زرقاء. لضمان مظهر موحد، حدد LEDs من نفس فئة الطول الموجي السائد (مثل جميع فئة AD) ونفس فئة شدة الإضاءة (مثل جميع فئة P). قم بتشغيلها باستخدام مصدر تيار ثابت واحد مشترك عبر الترانزستورات أو IC قائد LED لضمان تيار متطابق وبالتالي سطوع ولون متطابقين.

المثال 2: الإضاءة الخلفية لمفتاح غشاء رقيق:يسمح الارتفاع البالغ 0.55 مم لـ LED بالتناسب خلف طبقة غشاء وموزع ضوء في تجميع يقل سمكه عن 2 مم. تضمن زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 130 درجة إضاءة متساوية لأيقونة المفتاح. قد يكون تيار 10-15 مللي أمبير (بدلاً من 20 مللي أمبير) كافيًا، مما يقلل من استهلاك الطاقة والحرارة.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد LTST-C191TBKT على تقنية أشباه الموصلات InGaN. عند تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة. يؤدي إعادة اتحادها إلى إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة نيترايد الإنديوم والغاليوم في بنية البئر الكمومي طاقة فجوة النطاق، وبالتالي الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. للضوء الأزرق، يلزم فجوة نطاق تقابل حوالي 2.6-2.7 إلكترون فولت (eV). تعمل العبوة البلاستيكية على حماية القطعة شبه الموصلة الهشة، وتوفير هيكل ميكانيكي، وتدمج عدسة تشكل ناتج الضوء، مما يؤدي إلى زاوية مشاهدة واسعة.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر اتجاه SMD LEDs للإلكترونيات الاستهلاكية نحو التصغير (بصمات أصغر وارتفاعات أقل) وكفاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية). هناك أيضًا دفع لتحسين اتساق الألوان وتصنيف أكثر دقة من الشركات المصنعة. اعتماد المواد الخالية من الرصاص والهالوجين للامتثال البيئي هو معيار. من حيث التطبيق، يعد التكامل أمرًا أساسيًا، حيث يتم تعبئة LEDs بشكل متزايد مع مشغلات أو أجهزة استشعار، أو تضمينها مباشرة في لوحات الدوائر المطبوعة. تقنية InGaN الأساسية ناضجة ولكنها تستمر في رؤية تحسينات تدريجية في الكفاءة الكمومية الداخلية والعمر الافتراضي.