ورقة بيانات LED الأزرق LTST-C170TBKT-5A SMD - الأبعاد 3.2x1.6x1.1 مم - الجهد 2.8 فولت - الطاقة 76 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

LTST-C170TBKT-5A هو ديود باعث للضوء (LED) من نوع التثبيت السطحي (SMD) مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة والمدمجة. ينتمي إلى عائلة مصابيح LED ذات الرقائق فائقة الرقة، ويتميز بارتفاع يبلغ 1.10 مم فقط، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات القيود الصارمة على المساحة. يستخدم الجهاز رقاقة شبه موصلة من نوع InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد)، والمعروفة بإنتاج ضوء أزرق عالي السطوع بكفاءة. يتم تعبئته في شريط قياسي في الصناعة مقاس 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، مما يضمن التوافق مع معدات الاختيار والتركيب الآلي عالية السرعة المستخدمة بشكل شائع في تصنيع الإلكترونيات.

يصنف هذا LED كمنتج صديق للبيئة، مما يعني أنه يتوافق مع توجيهية تقييد المواد الخطرة (RoHS). كما تم تصميمه ليكون متوافقًا مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، وهو المعيار لتجميع مكونات التثبيت السطحي على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs). خصائصه الكهربائية متوافقة مع مستويات منطق الدوائر المتكاملة (IC)، مما يبسط تصميم دائرة القيادة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديدها عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة (Pd):76 ميغاواط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن للغلاف الآمن تبديدها كحرارة تحت التشغيل المستمر.
• تيار الأمام القمة (I_FP):100 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي لحظي مسموح به، محدد عادةً تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• تيار الأمام المستمر (I_F):20 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر موصى به للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين:-30 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يمكن تخزين الجهاز دون تدهور ضمن هذه الحدود.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ. هذا يحدد درجة الحرارة القصوى وتحمل الوقت لعمليات لحام إعادة التدفق.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25 درجة مئوية وتيار اختبار قياسي (I_F) بقيمة 5 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_V):11.2 - 45.0 ميللي كانديلا (mcd). هذا مقياس للسطوع الملحوظ لـ LED كما تراه العين البشرية. يشير النطاق الواسع إلى أن الجهاز متوفر في تصنيفات سطوع مختلفة (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض فيها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها عند المحور المركزي (0°). تشير زاوية 130° إلى نمط رؤية واسع جدًا.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_P):468 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه قوة الخرج البصري في أقصى حد لها.
• الطول الموجي السائد (λ_d):470.0 - 475.0 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي يمثل بشكل أفضل اللون الملحوظ للضوء، والمشتق من مخطط لونية CIE. يتوافق هذا النطاق مع اللون الأزرق.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):25 نانومتر. هذا هو عرض الطيف المنبعث عند نصف قوته القصوى، مما يشير إلى نقاء الطيف للضوء الأزرق.
• جهد الأمام (V_F):2.65 - 3.05 فولت (نموذجي 2.80 فولت). هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند تشغيله بتيار الاختبار المحدد. إنها معلمة رئيسية لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. لم يتم تصميم مصابيح LED للعمل بتحيز عكسي. يتم اختبار هذه المعلمة لضمان الجودة فقط.

ملاحظات مهمة:يتم قياس شدة الإضاءة باستخدام مرشح يحاكي استجابة العين البشرية (منحنى CIE). الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD)؛ الاحتياطات المناسبة لـ ESD (أساور المعصم، معدات مؤرضة) إلزامية أثناء التعامل.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى تصنيفات أداء. يستخدم LTST-C170TBKT-5A نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد.

3.1 تصنيف جهد الأمام

الوحدات بالفولت (V) مقاسة عند I_F= 5 مللي أمبير. التسامح لكل تصنيف هو ±0.1 فولت.

• رمز التصنيف 1: 2.65 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.75 فولت (الحد الأقصى)
• رمز التصنيف 2: 2.75 فولت إلى 2.85 فولت
• رمز التصنيف 3: 2.85 فولت إلى 2.95 فولت
• رمز التصنيف 4: 2.95 فولت إلى 3.05 فولت

يسمح هذا للمصممين باختيار مصابيح LED ذات V_F متطابقة تقريبًا للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا موحدًا عند تشغيلها على التوازي.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

الوحدات بالميللي كانديلا (mcd) مقاسة عند I_F= 5 مللي أمبير. التسامح لكل تصنيف هو ±15%.

• L1: 11.2 إلى 14.0 ميللي كانديلا
• L2: 14.0 إلى 18.0 ميللي كانديلا
• M1: 18.0 إلى 22.4 ميللي كانديلا
• M2: 22.4 إلى 28.0 ميللي كانديلا
• N1: 28.0 إلى 35.5 ميللي كانديلا
• N2: 35.5 إلى 45.0 ميللي كانديلا

يسمح هذا النطاق الواسع من التصنيفات بالاختيار بناءً على متطلبات سطوع التطبيق، من أضواء المؤشر إلى الإضاءة الخلفية.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

الوحدات بالنانومتر (nm) مقاسة عند I_F= 5 مللي أمبير. التسامح هو ±1 نانومتر.

• رمز التصنيف AD: 470.0 نانومتر إلى 475.0 نانومتر

يضمن هذا درجة لون أزرق متسقة عبر جميع الأجهزة في رقم الجزء هذا.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الأداء النموذجية التي تعتبر ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص، يتم تحليل آثارها أدناه.

4.1 منحنى التيار مقابل الجهد (I-V)

يظهر منحنى I-V لـ LED من نوع InGaN مثل هذا ارتفاعًا أسيًا مميزًا. جهد الأمام (V_F) ثابت نسبيًا لتيار معين ولكن له معامل درجة حرارة سالب - ينخفض قليلاً مع زيادة درجة حرارة التقاطع. يجب أخذ هذا في الاعتبار في مخططات القيادة بجهد ثابت لتجنب الانفلات الحراري.

4.2 شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام

خرج الضوء (شدة الإضاءة) يتناسب تقريبًا مع تيار الأمام في نطاق التشغيل النموذجي (حتى 20 مللي أمبير). ومع ذلك، تبلغ الكفاءة (لومن لكل واط) ذروتها عادةً عند تيار أقل من التصنيف الأقصى وتنخفض عند التيارات الأعلى بسبب زيادة توليد الحرارة وتأثيرات "الترهل" في أشباه الموصلات.

4.3 توزيع الطيف

سيظهر منحنى الخرج الطيفي قمة واحدة تتمحور حول 468-470 نانومتر مع نصف عرض نموذجي يبلغ 25 نانومتر. يتم اشتقاق الطول الموجي السائد (اللون الملحوظ) من هذا الطيف. الطيف مستقر إلى حد كبير مع التيار، ولكن قد يتحول الطول الموجي القمة قليلاً (عادة 0.1-0.2 نانومتر/درجة مئوية) مع تغيرات درجة حرارة التقاطع.

5. معلومات الميكانيكية والغلاف

5.1 أبعاد الغلاف

يتميز LED بمخطط غلاف قياسي في الصناعة EIA. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم الجسم حوالي 3.2 مم (الطول) × 1.6 مم (العرض) والمظهر الجانبي فائق الرقة المميز البالغ 1.10 مم (الارتفاع). جميع تسامحات الأبعاد هي عادة ±0.10 مم ما لم يُحدد خلاف ذلك في الرسم الميكانيكي التفصيلي. العدسة شفافة مثل الماء، وهو الأمثل لمصابيح LED الزرقاء لأنها لا تغير اللون.

5.2 تحديد القطبية وتصميم الوسادة

المكون له أنود وكاثود. عادة ما يتم الإشارة إلى القطبية بواسطة علامة على الغلاف، مثل شق، أو نقطة، أو زاوية مقطوعة. تتضمن ورقة البيانات أبعاد وسادة اللحام المقترحة لتخطيط PCB. يعد اتباع هذه التوصيات أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق وصلة لحام موثوقة، ومحاذاة مناسبة أثناء إعادة التدفق، وإدارة الإجهاد الحراري. يساعد تصميم الوسادة أيضًا في منع ظاهرة "شاهد القبر" (رفع أحد الأطراف أثناء اللحام).

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

الجهاز متوافق مع لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء لمعجون اللحام الخالي من الرصاص (Pb-free). يتم توفير ملف تعريف مقترح، يتبع عمومًا معايير JEDEC. تشمل المعلمات الرئيسية:

• التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية لمدة تصل إلى 120 ثانية لتسخين اللوحة تدريجيًا وتنشيط المادة المساعدة.
• درجة الحرارة القصوى:الحد الأقصى 260 درجة مئوية.
• الوقت فوق السائل (TAL):يجب أن يقتصر الوقت ضمن 5 درجات مئوية من درجة الحرارة القصوى على 10 ثوانٍ كحد أقصى. لا ينبغي إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين.

يجب تحديد الملف التعريفي الدقيق لتصميم PCB المحدد، والمكونات، والفرن المستخدم.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد:

• يجب ألا تتجاوز درجة حرارة مكواة اللحام 300 درجة مئوية.
• يجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل وسادة.
• يجب إجراء اللحام اليدوي مرة واحدة فقط لتجنب التلف الحراري للغلاف البلاستيكي والرقاقة شبه الموصلة.

6.3 التخزين والتعامل

التخزين (كيس مغلق):مصابيح LED حساسة للرطوبة (MSL). عند تخزينها في الكيس الأصلي المقاوم للرطوبة مع مجفف، يجب الاحتفاظ بها عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية واستخدامها في غضون عام واحد من تاريخ ختم الكيس.التخزين (بعد فتح الكيس):بمجرد الفتح، يجب ألا تتجاوز البيئة المحيطة 30 درجة مئوية / 60% رطوبة نسبية. يوصى بإكمال إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون 672 ساعة (28 يومًا) من التعرض. للتعرض الأطول، يلزم الخبز عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع "انفشار الفشار" (تشقق الغلاف أثناء إعادة التدفق).

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول المحددة فقط مثل كحول الأيزوبروبيل (IPA) أو الكحول الإيثيلي. يجب غمر LED في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. يمكن للمنظفات الكيميائية غير المحددة أن تتلف مادة الغلاف البلاستيكي أو العدسة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED في شريط حامل بارز، مغلق بشريط غطاء، وملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم).

• الكمية لكل بكرة:3000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• معيار التعبئة:يتوافق مع ANSI/EIA-481-1-A-1994.
• الجودة:الحد الأقصى لعدد المكونات المفقودة المتتالية ("مصابيح مفقودة") في الشريط هو اثنان.

تم تحسين هذه التعبئة لخطوط تجميع SMT الآلية.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

بسبب مظهره الجانبي فائق الرقة، وزاوية الرؤية الواسعة، ولونه الأزرق، فإن هذا LED مناسب جدًا لـ:

• مؤشرات الحالة:مؤشرات الطاقة، أو الاتصال، أو النشاط في الإلكترونيات الاستهلاكية، ومعدات الشبكات، والأجهزة.
• الإضاءة الخلفية:الإضاءة الجانبية للشاشات LCD الصغيرة، أو إضاءة لوحة المفاتيح، أو الإضاءة الزخرفية في الأجهزة الرقيقة.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:الإضاءة الزخرفية في الهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية، وملحقات الألعاب، والأجهزة القابلة للارتداء حيث يكون الارتفاع حاسمًا.
• إضاءة المقصورة الداخلية للسيارات:لمؤشرات لوحة القيادة أو الإضاءة المحيطة، مع مراعاة نطاق درجة حرارة التشغيل.

8.2 اعتبارات التصميم

قيادة التيار:استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار على التوالي أو دائرة قيادة تيار ثابت. سيؤدي تشغيل LED مباشرة من مصدر جهد إلى تيار مفرط وفشل سريع. يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في PCB حول الوسائد الحرارية (إن وجدت) أو تبريد اللوحة العام سيساعد في الحفاظ على كفاءة LED وطول عمره، خاصة عند التشغيل بالقرب من التيار الأقصى أو في درجات حرارة محيطة عالية.التصميم البصري:توفر العدسة الشفافة وزاوية الرؤية الواسعة نمط ضوء واسع منتشر. للضوء المركز، قد تكون هناك حاجة إلى عدسات خارجية أو أدلة ضوئية. ناتج الضوء الأزرق في نطاق يمكن استخدامه مع الفوسفور لإنشاء ضوء أبيض في بعض التطبيقات.

9. المقارنة التقنية والتمييز

عوامل التمييز الأساسية لـ LTST-C170TBKT-5A هيارتفاعه فائق الرقة البالغ 1.10 ممواستخدامه لـرقاقة InGaN عالية السطوع. مقارنة بالتكنولوجيا القديمة مثل GaP (فوسفيد الغاليوم) لمصابيح LED الزرقاء، يقدم InGaN كفاءة إضاءة أعلى بكثير ولون أزرق أكثر تشبعًا. المظهر الجانبي الرقيق هو ميزة رئيسية على مصابيح LED SMD القياسية (التي يبلغ ارتفاعها غالبًا 1.5-2.0 مم) في الإلكترونيات الحديثة المقيدة بالمساحة. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة ملحوظة أيضًا مقارنة بمصابيح LED ذات الزاوية الضيقة المستخدمة للإضاءة المركزة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 ما الفرق بين الطول الموجي القمة والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي القمة (λ_P):الطول الموجي المحدد حيث تكون قوة الخرج البصري حرفيًا في أقصى حد لها. إنه قياس فيزيائي.
الطول الموجي السائد (λ_d):قيمة محسوبة من مخطط ألوان CIE تمثل الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي سيبدو له نفس لون ناتج LED للعين البشرية. يحدد اللون الملحوظ. بالنسبة لـ LED أزرق، غالبًا ما يكونان قريبين، كما في هذه الحالة (468 نانومتر مقابل 470-475 نانومتر).

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟

نعم، 20 مللي أمبير هو الحد الأقصى الموصى به لـتيار الأمام المستمر. للحصول على عمر افتراضي وكفاءة مثاليين، فإن تشغيله بتيار أقل، مثل 5 مللي أمبير (حالة الاختبار) أو 10 مللي أمبير، غالبًا ما يكون كافيًا لأغراض المؤشر ويقلل من توليد الحرارة.

10.3 لماذا تعتبر حماية ESD مهمة جدًا لمصابيح LED؟

تقاطع أشباه الموصلات في LED، خاصة أنواع InGaN عالية السطوع، حساس جدًا للتفريغ الكهروستاتيكي عالي الجهد. يمكن لصدمة ثابتة لا يمكن ملاحظتها للإنسان أن تتسبب على الفور في تدهور أو تدمير قدرة إخراج الضوء لـ LED عن طريق إتلاف الطبقات شبه الموصلة المجهرية. تعامل دائمًا في بيئة آمنة من ESD.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو:تصميم مؤشر حالة منخفض الطاقة لمكبر صوت بلوتوث محمول. يجب أن يكون المؤشر مرئيًا في ضوء النهار، وله زاوية رؤية واسعة، ويتناسب مع غلاف بارتفاع 1.5 مم.
مبررات الاختيار:تم اختيار LTST-C170TBKT-5A لارتفاعه البالغ 1.10 مم وزاوية رؤيته البالغة 130 درجة. يوفر اللون الأزرق تباينًا جيدًا ويرتبط عادةً بتقنية البلوتوث.
تصميم الدائرة:تحتوي اللوحة الرئيسية لمكبر الصوت على خط طاقة 3.3 فولت. استهداف تيار أمامي بقيمة 10 مللي أمبير لسطوع وكفاءة جيدين. باستخدام V_Fالنموذجي البالغ 2.8 فولت: R = (3.3 فولت - 2.8 فولت) / 0.01 أمبير = 50 أوم. تم اختيار مقاومة قياسية بقيمة 51 أوم. تبديد الطاقة في LED هو P = V_F* I_F= 2.8 فولت * 0.01 أمبير = 28 ميغاواط، وهي أقل بكثير من الحد الأقصى البالغ 76 ميغاواط.
التخطيط:تم استخدام تخطيط الوسادة المقترح من ورقة البيانات على PCB. تم الحفاظ على منطقة صغيرة خالية تحت LED لمنع امتصاص اللحام.

12. مقدمة مبدأ التشغيل

الدايودات الباعثة للضوء هي أجهزة شبه موصلة تحول الطاقة الكهربائية مباشرة إلى ضوء من خلال عملية تسمى الإضاءة الكهربائية. يستخدم LTST-C170TBKT-5A بنية غير متجانسة قائمة على InGaN. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة (بئر الكم). عندما يعيد الإلكترون الاتحاد مع ثقب في هذه المنطقة، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتون (جسيم ضوء). فجوة النطاق الطاقي المحددة لمادة InGaN تحدد الطول الموجي (اللون) للفوتون المنبعث، والذي في هذه الحالة يكون في الطيف الأزرق (~470 نانومتر). يعمل غلاف الإيبوكسي الشفاف مثل الماء كعدسة، تشكل ناتج الضوء وتوفر حماية بيئية.

13. اتجاهات التكنولوجيا

كان تطوير مصابيح LED الزرقاء من نوع InGaN اختراقًا أساسيًا في الإضاءة ذات الحالة الصلبة، مما مكن من إنشاء مصابيح LED بيضاء (عبر تحويل الفوسفور) وشاشات ملونة كاملة. تستمر الاتجاهات الحالية في مصابيح LED SMD مثل هذا في التركيز على:

• زيادة الكفاءة (لومن/واط):تقليل استهلاك الطاقة لنفس ناتج الضوء.
• التصغير:مزيد من التخفيض في حجم الغلاف (البصمة والارتفاع) للأجهزة فائقة الصغر من الجيل التالي.
• تحسين اتساق اللون:تسامحات تصنيف أكثر ضيقًا للتطبيقات التي تتطلب لونًا موحدًا، مثل الإضاءة الخلفية للمناطق الكبيرة أو جدران الفيديو.
• موثوقية وعمر افتراضي أعلى:تحسينات في مواد الغلاف وتصميم الرقاقة لتحمل درجات حرارة تشغيل أعلى وبيئات أكثر قسوة، والتوسع في التطبيقات السياراتية والصناعية.

التحول نحو المواد الخالية من الرصاص والهالوجين بما يتوافق مع اللوائح البيئية هو أيضًا ممارسة قياسية في الصناعة.