LTST-C190TBKT-10A LED أزرق - ورقة البيانات الفنية - الحجم 3.2x1.6x0.8 مم - الجهد 2.75-3.35 فولت - الطاقة 76 ميغاواط

1. نظرة عامة على المنتج

يُفصّل هذا المستند مواصفات مصباح LED أزرق عالي الأداء مُصمم للتركيب السطحي، موجّه للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب عوامل شكل مدمجة وتشغيلاً موثوقاً. يتميز الجهاز بمظهره المنخفض للغاية، مما يجعله مناسباً للتصاميم المحدودة المساحة مثل شاشات العرض فائقة الرقة، وحدات الإضاءة الخلفية، والإلكترونيات الاستهلاكية المحمولة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا المكون امتثاله لمعايير RoHS والمنتجات الصديقة للبيئة. يستخدم شريحة أشباه الموصلات من نوع إن-غا-إن (Indium Gallium Nitride) المعروفة بإنتاج ضوء أزرق عالي الكفاءة. العبوة متوافقة بالكامل مع معدات التجميع الآلي القياسية (pick-and-place) ومؤهلة للاستخدام مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الخالية من الرصاص، بما يتماشى مع متطلبات التصنيع المعاصرة.

يشمل السوق المستهدف مجموعة واسعة من الصناعات، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر: الإلكترونيات الاستهلاكية (الهواتف الذكية، الأجهزة اللوحية، أجهزة الكمبيوتر المحمولة)، إضاءة السيارات الداخلية، مؤشرات الحالة، إضاءة اللوحات، والإضاءة التزيينية العامة حيث تكون هناك حاجة لمصدر نقطي أزرق ساطع وموثوق.

2. تحليل مفصل للمعايير الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم تحديد الحدود التشغيلية للجهاز عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C. الحد الأقصى لتبديد الطاقة المستمر هو 76 ميلي واط (mW). يجب ألا يتجاوز تيار التشغيل الأمامي المستمر 20 مللي أمبير للتشغيل طويل الأمد الموثوق. للتطبيقات النبضية، يُسمح بتيار أمامي ذروة يصل إلى 100 مللي أمبير تحت شروط محددة: دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. الجهاز مصنف لنطاق درجة حرارة تشغيل من -20°C إلى +80°C ويمكن تخزينه في بيئات تتراوح من -30°C إلى +100°C. والأهم من ذلك، يمكنه تحمل لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء عند درجة حرارة ذروة تبلغ 260°C لمدة 10 ثوانٍ، وهو المعيار القياسي للتجميع الخالي من الرصاص.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس معايير الأداء الرئيسية عند Ta=25°C و تيار اختبار قياسي (IF) قدره 10 مللي أمبير.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من حد أدنى 18.0 ميلي كانديلا (mcd) إلى قيمة نموذجية 90.0 mcd. يتم قياس ذلك باستخدام مزيج من مستشعر وفلتر يقارب منحنى استجابة العين القياسي CIE.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):يتم تحديد زاوية رؤية واسعة تبلغ 130 درجة. يتم تعريفها على أنها الزاوية المحورية التي تنخفض فيها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية (على المحور).
• الطول الموجي الذروي (λP):الطول الموجي الذي تكون فيه الانبعاثات الطيفية أقوى هو نموذجياً 468 نانومتر (nm).
• الطول الموجي السائد (λd):هذه المعلمة، المشتقة من مخطط لونية CIE، تحدد اللون المُدرك لمصباح LED. يتراوح من 465.0 نانومتر إلى 475.0 نانومتر.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):نصف عرض الخط الطيفي هو 25 نانومتر، مما يشير إلى انتشار الأطوال الموجية المنبعثة حول الذروة.
• جهد التشغيل الأمامي (VF):عند 10 مللي أمبير، يتراوح انخفاض الجهد عبر مصباح LED من 2.75 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.35 فولت (الحد الأقصى).
• التيار العكسي (IR):مع تطبيق جهد عكسي (VR) بقيمة 5 فولت، يكون تيار التسرب بحد أقصى 10 ميكرو أمبير (μA). من المهم ملاحظة أن الجهاز غير مصمم للعمل تحت انحياز عكسي؛ حالة الاختبار هذه هي للتوصيف فقط.

تحذير التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):مصباح LED حساس للكهرباء الساكنة وارتفاعات الجهد. إجراءات التعامل مع ESD المناسبة، بما في ذلك استخدام أسوار المعصم المؤرضة، والقفازات المضادة للكهرباء الساكنة، والمعدات المؤرضة، إلزامية أثناء التعامل والتجميع لمنع التلف.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج والتطبيق، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء بناءً على معايير رئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات الدائرة والبصرية المحددة.

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تصنيف الوحدات إلى فئات (J8، J9، J10، J11) بناءً على جهدها الأمامي عند 10 مللي أمبير. كل فئة لها تسامح ±0.1 فولت.

• J8: 2.75 فولت - 2.90 فولت
• J9: 2.90 فولت - 3.05 فولت
• J10: 3.05 فولت - 3.20 فولت
• J11: 3.20 فولت - 3.35 فولت

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED (M1، M2، N1، N2، P1، P2، Q1) وفقاً لناتج شدة إضاءتها عند 10 مللي أمبير، مع تسامح ±15% لكل فئة. يتراوح هذا النطاق من 18.0 mcd (الحد الأدنى لـ M1) إلى 90.0 mcd (الحد الأقصى لـ Q1).

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم التحكم في اتساق اللون من خلال فئات الطول الموجي AC و AD، لكل منهما تسامح ±1 نانومتر.

• AC: 465.0 نانومتر - 470.0 نانومتر
• AD: 470.0 نانومتر - 475.0 نانومتر

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 للانبعاث الطيفي، الشكل 6 لزاوية الرؤية)، فإن البيانات المقدمة تسمح بإجراء تحليل نقدي. العلاقة بين تيار التشغيل الأمامي (IF) وشدة الإضاءة (Iv) تكون عادةً فوق خطية عند التيارات المنخفضة، وتصبح أكثر خطية ثم تشبع عند التيارات الأعلى. يجب على المصممين العمل ضمن حد التيار المستمر المحدد لتجنب التدهور المتسارع. جهد التشغيل الأمامي له معامل درجة حرارة سالب، مما يعني أنه ينخفض قليلاً مع زيادة درجة حرارة الوصلة. الخصائص الطيفية (الطول الموجي الذروي والسائد) تعتمد أيضاً على درجة الحرارة، حيث تتحول عموماً إلى أطوال موجية أطول (انزياح أحمر) مع زيادة درجة الحرارة، وهي خاصية أساسية لمصادر الضوء لأشباه الموصلات.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتميز الجهاز بعبوة قياسية EIA ذات هندسة فائقة الرقة. البعد الرئيسي هو ارتفاعه البالغ 0.80 مم (الحد الأقصى). تشمل الأبعاد الحرجة الأخرى الطول والعرض، وهي قياسية لهذا النوع من العبوات، مما يضمن التوافق مع التجميع الآلي. جميع تسامحات الأبعاد هي عادةً ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. الرسومات التفصيلية ذات الأبعاد ضرورية لتصميم نمط اللوحة للوحة الدوائر المطبوعة.

5.2 تحديد القطبية وتصميم الوسادات

يحتوي المكون على طرفي الأنود والكاثود. عادةً ما يُشار إلى القطبية بواسطة علامة على العبوة، مثل شق، أو نقطة، أو زاوية مقطوعة. تتضمن ورقة البيانات أبعاد وسادات اللحام المقترحة لضمان وصلة لحام موثوقة، ومحاذاة صحيحة، وتخفيف حراري كافٍ أثناء عملية إعادة التدفق. الالتزام بهذه التوصيات أمر بالغ الأهمية لعائد التصنيع والموثوقية طويلة الأمد.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتم توفير ملف تعريف مقترح لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) لعمليات التجميع الخالية من الرصاص. يعتمد هذا الملف على معايير JEDEC لضمان التركيب الموثوق. تشمل المعايير الرئيسية:

• التسخين المسبق:150°C إلى 200°C.
• وقت التسخين المسبق:بحد أقصى 120 ثانية للسماح بالتسخين الموحد وتبخر المذيب.
• درجة الحرارة القصوى:بحد أقصى 260°C.
• الوقت فوق درجة السيولة:يجب تعريض المكون لدرجة الحرارة القصوى لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. يجب إجراء إعادة التدفق بحد أقصى مرتين.

يتم التأكيد على أن الملف الأمثل يعتمد على تصميم لوحة الدوائر المطبوعة المحدد، ولحام العجينة، وخصائص الفرن، ويوصى بإجراء توصيف على مستوى اللوحة.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضرورياً، فيجب توخي الحذر الشديد. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف مكواة اللحام 300°C، ويجب أن يقتصر وقت التلامس مع طرف مصباح LED على 3 ثوانٍ كحد أقصى لعملية واحدة فقط. يمكن للحرارة المفرطة أن تتلف شريحة LED أو العبوة البلاستيكية بشكل لا رجعة فيه.

6.3 التنظيف

يجب عدم استخدام المنظفات الكيميائية غير المحددة لأنها قد تتلف عبوة LED. إذا كان التنظيف مطلوباً بعد اللحام (مثل إزالة بقايا اللحام)، فإن الطريقة الموصى بها هي غمر اللوحة المجمعة في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة العادية لمدة تقل عن دقيقة واحدة.

7. التخزين والتعامل

التخزين السليم أمر حيوي للحفاظ على قابلية اللحام ومنع التلف الناجم عن الرطوبة (ظاهرة "الفشار") أثناء إعادة التدفق.

• العبوة المغلقة:يجب تخزين مصابيح LED في كيس الحاجز المضاد للرطوبة الأصلي مع مجفف عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية (RH). العمر الافتراضي في هذه الظروف هو سنة واحدة.
• العبوة المفتوحة:بمجرد فتح كيس الحاجز، تتعرض المكونات للرطوبة المحيطة. يجب تخزينها عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يوصى بشدة بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد من الفتح.
• التخزين الممتد (المفتوح):للتخزين لأكثر من أسبوع، يجب وضع المكونات في وعاء محكم الإغلاق مع مجفف أو في مجفف مملوء بالنيتروجين.
• التجفيف:يجب تجفيف المكونات المخزنة خارج عبوتها الأصلية لأكثر من أسبوع عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لطرد الرطوبة الممتصة.

8. معلومات التغليف والطلب

يتم توريد المنتج بتنسيق الشريط والبكرة المتوافق مع آلات التجميع الآلي.

• عرض الشريط:8 مم.
• قطر البكرة:7 بوصات.
• الكمية لكل بكرة:4000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• معيار التعبئة:يتوافق مع مواصفات ANSI/EIA-481-1-A-1994. يتم إغلاق الجيوب الفارغة في شريط الناقل بشريط غطاء.

يشفر رقم الجزء LTST-C190TBKT-10A سمات محددة: على الأرجح السلسلة (LTST-C190)، اللون (أزرق/B)، نوع العبوة (KT)، ورمز التصنيف (10A).

9. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

9.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

تم تصميم هذا المصباح LED للاستخدام في المعدات الإلكترونية العادية، بما في ذلك:

• أضواء الحالة والمؤشرات على الأجهزة الاستهلاكية (الموجهات، الشواحن، الأجهزة المنزلية).
• الإضاءة الخلفية للمفاتيح، الرموز، أو لوحات LCD الصغيرة.
• الإضاءة التزيينية في مقصورات السيارات.
• الإضاءة العامة حيث يكون هناك حاجة لمصدر ضوء أزرق مدمج.

ملاحظة مهمة:الجهاز غير مخصص للتطبيقات التي يمكن أن يؤدي فشلها إلى تعريض الحياة أو الصحة للخطر مباشرة (مثل التحكم في الطيران، دعم الحياة الطبي، أنظمة السلامة الحرجة). يلزم التشاور مع الشركة المصنعة لمثل هذه التطبيقات عالية الموثوقية.

9.2 اعتبارات تصميم الدائرة

1. الحد من التيار:مصباح LED هو جهاز يعمل بالتيار. مقاومة محددة للتيار على التوالي إلزامية عند التشغيل من مصدر جهد لضبط تيار التشغيل ومنع الانحراف الحراري. يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. استخدم الحد الأقصى لـ V_Fمن ورقة البيانات لتصميم متحفظ.
2. تبديد الطاقة:تأكد من أن حاصل ضرب I_Fو V_Fلا يتجاوز الحد الأقصى المطلق للطاقة المقدرة البالغ 76 ميغاواط، مع مراعاة أسوأ حالة لدرجة حرارة التشغيل.
3. حماية الجهد العكسي:نظراً لأن لمصباح LED جهد انهيار عكسي منخفض، يجب أن تمنع تصاميم الدوائر تطبيق انحياز عكسي. في تطبيقات التيار المتردد أو الإشارات ثنائية الاتجاه، قد يكون من الضروري استخدام ثنائي حماية على التوازي.
4. إدارة الحرارة:على الرغم من انخفاض الطاقة، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في لوحة الدوائر المطبوعة حول وسادات اللحام يساعد على تبديد الحرارة، والحفاظ على أداء مصباح LED وعمره الافتراضي، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية.
5. حماية ESD:قم بتضمين أجهزة حماية ESD (مثل ثنائيات TVS) على خطوط الإدخال إذا كان مصباح LED في موقع مكشوف، مثل مؤشر لوحة.

10. المقارنة الفنية والتمييز

عامل التمييز الأساسي لهذا المكون هو مظهره المنخفض للغاية البالغ 0.80 مم. مقارنة بمصابيح LED SMD القياسية التي غالباً ما تكون 1.0 مم أو أكثر، فإن هذا يسمح بالدمج في منتجات نهائية أرق بشكل متزايد. يوفر استخدام شريحة إن-غا-إن كفاءة أعلى وإخراجاً أكثر سطوعاً مقارنة بالتكنولوجيات القديمة للإصدار الأزرق. تأهيله لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الخالية من الرصاص القياسية يجعله بديلاً مباشراً للعديد من التصاميم الحالية التي تسعى إلى تقليل ارتفاع المكون دون تغيير عملية التجميع. يوفر نظام التصنيف الشامل للمصممين المرونة لاختيار درجات مُحسّنة من حيث التكلفة أو الأداء لتطبيقهم المحدد.

11. الأسئلة الشائعة

س1: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج1: الطول الموجي الذروي (λP) هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يكون ناتج الطاقة الطيفية أعلى. الطول الموجي السائد (λd) هو قيمة محسوبة من قياس اللون تمثل الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون النقي الذي يطابق اللون المُدرك لمصباح LED. λd أكثر صلة بالتطبيقات القائمة على اللون.

س2: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED عند 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج2: نعم، 20 مللي أمبير هو الحد الأقصى المقدر لتيار التشغيل الأمامي المستمر. ومع ذلك، لأقصى عمر افتراضي ومراعاة الظروف الحرارية في العالم الحقيقي، فإن تشغيله عند تيار أقل (مثل 10-15 مللي أمبير) غالباً ما يكون ممارسة جيدة، حيث تكون كفاءة الإضاءة غالباً ما تكون عالية عند هذه المستويات.

س3: لماذا يلزم التجفيف قبل اللحام؟

ج3: يمكن أن تمتص عبوات SMD البلاستيكية الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحتبسة أن تتبخر بسرعة، مما يخلق ضغطاً داخلياً يمكن أن يتسبب في تشقق العبوة أو تقشير الواجهات الداخلية - وهي ظاهرة تُعرف باسم "الفشار". يزيل التجفيف هذه الرطوبة.

س4: كيف أفسر رمز التصنيف "10A" في رقم الجزء؟

ج4: تشير اللاحقة "10A" عادةً إلى مزيج من فئات الأداء لجهد التشغيل الأمامي، وشدة الإضاءة، والطول الموجي السائد. يجب على المرء الرجوع إلى قائمة رموز التصنيف في ورقة البيانات أو مع الشركة المصنعة لمعرفة النطاقات المضمونة بالضبط لـ V_F، I_v، و λ_dلرمز الطلب المحدد ذلك.

12. مثال تصميمي عملي

السيناريو:تصميم مؤشر حالة طاقة أزرق لجهاز يعمل بالطاقة عبر USB (مصدر 5 فولت).

الخطوة 1 - اختيار نقطة التشغيل:اختر تياراً متوسط المدى قدره 12 مللي أمبير لتوازن جيد بين السطوع والعمر الافتراضي.

الخطوة 2 - تحديد جهد التشغيل الأمامي:استخدم الحد الأقصى لـ V_Fمن فئة J11 لتصميم متحفظ: 3.35 فولت.

الخطوة 3 - حساب المقاومة التسلسلية:R = (5.0 فولت - 3.35 فولت) / 0.012 أمبير = 137.5 أوم. أقرب قيمة قياسية E24 هي 150 أوم.

الخطوة 4 - إعادة حساب التيار الفعلي:باستخدام V_Fنموذجي قدره 3.0 فولت (من فئة J10)، I_F= (5.0 فولت - 3.0 فولت) / 150 أوم ≈ 13.3 مللي أمبير، وهو آخروضمن الحدود.

الخطوة 5 - التحقق من الطاقة:أسوأ حالة طاقة في مصباح LED: P = 3.35 فولت * 13.3 مللي أمبير ≈ 44.6 ميغاواط، وهي أقل بكثير من الحد الأقصى البالغ 76 ميغاواط.

الخطوة 6 - تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة:ضع المقاومة 150 أوم على التوالي مع أنود مصباح LED. وفر مساحة نحاسية صغيرة متصلة بوسادة كاثود مصباح LED لتبديد الحرارة قليلاً. تأكد من أن علامة القطبية على طباعة الحرير للوحة الدوائر المطبوعة تطابق علامة مصباح LED.

13. مقدمة تقنية

يعتمد هذا المصباح LED على تقنية أشباه الموصلات إن-غا-إن (Indium Gallium Nitride) المزروعة على ركيزة، عادةً من الياقوت أو كربيد السيليكون. عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في منطقة البئر الكمومي النشطة لأشباه الموصلات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة إن-غا-إن طاقة فجوة النطاق وبالتالي الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأزرق. تم تصميم عدسة الإيبوكسي الشفافة لتكون شفافة لهذا الطول الموجي وتوفر الحماية البيئية والاستقرار الميكانيكي. يتم تحقيق المظهر المنخفض للغاية من خلال تقنيات تشكيل عبوات متقدمة وتقنيات تثبيت الشريحة.

14. اتجاهات الصناعة

يستمر اتجاه مصابيح LED SMD للإلكترونيات الاستهلاكية نحو التصغير وزيادة الكفاءة. يمثل ارتفاع 0.8 مم لهذا الجهاز خطوة في هذا الاتجاه، مما يتيح منتجات نهائية أرق. هناك أيضاً دفع مستمر لتحقيق كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل واط كهربائي مدخل) من شرائح إن-غا-إن. علاوة على ذلك، هناك طلب على تسامحات تصنيف أكثر ضيقاً وقدرات خلط ألوان أكثر تطوراً للتطبيقات التي تتطلب إعادة إنتاج لون دقيق وموحد، مثل شاشات RGB كاملة اللون وإضاءة السيارات المتقدمة. يعد دمج دوائر التشغيل وشرائح LED متعددة في عبوات واحدة (مثل COB - Chip-on-Board) اتجاهًا مهمًا آخر، على الرغم من أن مصابيح LED المنفصلة مثل هذا تظل ضرورية لمؤشرات المصدر النقطي وتخطيطات التصميم المرنة.