ورقة بيانات LED LTST-C281KSKT-5A - ارتفاع 0.35 مم - جهد 1.7-2.3 فولت - قدرة 75 ميغاواط - LED أصفر من نوع AlInGaP - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يعد LTST-C281KSKT-5A مصباح LED من نوع Surface-Mount Device (SMD) مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة المحدودة المساحة. ينتمي إلى عائلة مصابيح LED المصغرة المصممة خصيصًا لعمليات تجميع اللوحات الإلكترونية (PCB) الآلية. هذا المكون مناسب للتكامل في مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية التي تتطلب مؤشرًا موثوقًا وصغيرًا ومشرقًا.

1.1 المزايا الأساسية والأسواق المستهدفة

يقدم هذا LED عدة مزايا رئيسية تجعله الخيار المفضل للمصممين. تتمثل ميزته الأساسية في سماكته المنخفضة جدًا التي تبلغ 0.35 مم فقط، مما يتيح استخدامه في الأجهزة فائقة النحافة. يستخدم شريحة AlInGaP (ألومنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد) فائقة السطوع، والتي توفر كفاءة إضاءة عالية ونقاء لوني ممتاز في الطيف الأصفر. الجهاز متوافق تمامًا مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يجعله مناسبًا للأسواق العالمية ذات اللوائح البيئية الصارمة. تعبئته على شكل شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات تتماشى مع المعيار (EIA STD)، مما يضمن التوافق مع معدات اللصق والتركيب الآلية عالية السرعة. علاوة على ذلك، فهو مصمم لتحمل عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية، وهو أمر بالغ الأهمية لخطوط تجميع تكنولوجيا التركيب السطحي الحديثة (SMT).

تتنوع التطبيقات المستهدفة، لتشمل معدات الاتصالات (مثل الهواتف اللاسلكية والمحمولة)، وأجهزة أتمتة المكاتب (مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأنظمة الشبكات)، والأجهزة المنزلية، ولافتات الإعلان الداخلية. تشمل الاستخدامات الوظيفية المحددة الإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح، ومؤشرات حالة الطاقة أو الاتصال، والتكامل في الشاشات الدقيقة، والإضاءة العامة للإشارات أو الرموز.

2. المعايير التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يتم تعريف أداء LTST-C281KSKT-5A من خلال مجموعة شاملة من المعايير الكهربائية والبصرية والحرارية. يعد فهم هذه المواصفات أمرًا بالغ الأهمية لتصميم الدوائر المناسب وضمان الموثوقية على المدى الطويل.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي. بالنسبة لـ LTST-C281KSKT-5A عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C: الحد الأقصى لتبديد الطاقة المستمر هو 75 ميغاواط؛ الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر هو 30 مللي أمبير؛ يُسمح بتيار أمامي ذروة يبلغ 80 مللي أمبير فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة؛ الحد الأقصى لجهد العكسي الذي يمكن تطبيقه هو 5 فولت؛ نطاق درجة حرارة التشغيل من -30°C إلى +85°C؛ ونطاق درجة حرارة التخزين من -40°C إلى +85°C. من الجدير بالذكر أن الجهاز يمكنه تحمل حالة لحام بالأشعة تحت الحمراء تبلغ 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ، وهو ما يتماشى مع منحنيات إعادة التدفق الخالية من الرصاص الشائعة.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة في ظل ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C). تتراوح شدة الإضاءة (Iv) من حد أدنى 7.1 ملي كانديلا (mcd) إلى حد أقصى 45.0 mcd عند تشغيله بتيار أمامي (IF) قدره 5 مللي أمبير. يتميز الجهاز بزاوية مشاهدة واسعة جدًا (2θ1/2) تبلغ 130 درجة، مما يعني أنه ينبعث الضوء على مساحة واسعة، وهو مناسب للتطبيقات التي تتطلب رؤية بزاوية واسعة. يتم تعريف لونه البصري بواسطة الطول الموجي السائد (λd) بين 587.0 نانومتر و 594.5 نانومتر، مما يضعه بقوة في المنطقة الصفراء من الطيف المرئي. الطول الموجي لذروة الانبعاث (λp) هو عادة 591.0 نانومتر. كهربائيًا، يتراوح جهد التشغيل الأمامي (VF) المطلوب لتمرير 5 مللي أمبير عبر LED بين 1.7 فولت و 2.3 فولت. التيار العكسي (IR) منخفض جدًا، بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق انحياز عكسي 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء أو "صناديق" بناءً على معايير رئيسية. يستخدم LTST-C281KSKT-5A نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد لجهد التشغيل الأمامي (VF)، وشدة الإضاءة (IV)، والطول الموجي السائد (اللون).

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي (VF)

يتم تصنيف مصابيح LED وفقًا لانخفاض جهد التشغيل الأمامي عند تيار اختبار قدره 5 مللي أمبير. التصنيفات هي: E2 (1.70 فولت إلى 1.90 فولت)، E3 (1.90 فولت إلى 2.10 فولت)، و E4 (2.10 فولت إلى 2.30 فولت). يتم تطبيق تسامح ±0.1 فولت على كل تصنيف. هذه المعلومات حيوية لتصميم مشغلات التيار الثابت أو التنبؤ بفقد الجهد في التكوينات المتسلسلة.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (IV)

يحدد هذا التصنيف ناتج السطوع. التصنيفات، المقاسة بوحدة mcd عند 5 مللي أمبير، هي: K (7.1 إلى 11.2)، L (11.2 إلى 18.0)، M (18.0 إلى 28.0)، و N (28.0 إلى 45.0). يتم تطبيق تسامح ±15% على كل تصنيف. يمكن للمصممين اختيار تصنيف سطوع محدد لتلبية المتطلبات البصرية لتطبيقهم، مما يضمن التوحيد في مصفوفات LED المتعددة.

3.3 تصنيف اللون (الطول الموجي السائد)

يتحكم هذا التصنيف في الدرجة الدقيقة للون الأصفر. تصنيفات الطول الموجي السائد هي: J (587.0 نانومتر إلى 589.5 نانومتر)، K (589.5 نانومتر إلى 592.0 نانومتر)، و L (592.0 نانومتر إلى 594.5 نانومتر). التسامح لكل تصنيف هو ±1 نانومتر. يعد اختيار تصنيف لوني ضيق أمرًا بالغ الأهمية للتطبيقات التي يكون فيها اتساق اللون مهمًا، كما هو الحال في مؤشرات الحالة أو الإضاءة الخلفية حيث يجب أن تظهر مصابيح LED متعددة متطابقة.

4. تحليل منحنيات الأداء

تقدم التمثيلات الرسومية لخصائص LED نظرة أعمق للأداء في ظل ظروف مختلفة، وهو أمر ضروري للتصميم القوي.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يوضح منحنى I-V العلاقة غير الخطية بين التيار المتدفق عبر LED والجهد عبره. بالنسبة لمادة AlInGaP المستخدمة في هذا LED، سيظهر المنحنى جهد "الركبة" المميز حول 1.8-2.0 فولت، وفوقه يزداد التيار بسرعة مع زيادة صغيرة في الجهد. يؤكد هذا على أهمية استخدام آلية تحديد التيار (مقاومة أو مشغل تيار ثابت) بدلاً من مصدر جهد ثابت لمنع الانحراف الحراري وتدمير الجهاز.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يظهر هذا المنحنى كيف يزداد ناتج الضوء مع تيار التشغيل. عادةً ما تكون العلاقة خطية نسبيًا عند التيارات المنخفضة ولكن قد تشبع أو تصبح دون خطية عند التيارات الأعلى بسبب زيادة درجة حرارة الوصلة وانخفاض الكفاءة. يضمن تشغيل LED ضمن نطاق تياره المستمر المحدد (حتى 30 مللي أمبير) الكفاءة المثلى والعمر الطويل.

4.3 توزيع الطيف

يظهر منحنى الناتج الطيفي لـ LED الأصفر من نوع AlInGaP نطاق انبعاث ضيق نسبيًا، عادةً بعرض نصف طيفي (Δλ) يبلغ حوالي 15 نانومتر كما هو محدد. ستكون الذروة مركزة بالقرب من 591 نانومتر. يؤدي عرض النطاق الترددي الضيق هذا إلى لون أصفر مشبع ونقي مقارنة بمصادر الطيف الأوسع مثل مصابيح LED البيضاء المحولة بالفوسفور.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

يعد البناء والأبعاد الفيزيائية أمرًا بالغ الأهمية لتخطيط وتجميع اللوحة الإلكترونية (PCB).

5.1 أبعاد العبوة وتحديد القطبية

يحتوي LED على بصمة قياسية لـ LED الشريحة. تشمل الأبعاد الرئيسية الطول الإجمالي، والعرض، والارتفاع المنخفض للغاية البالغ 0.35 مم. يتم عادةً تحديد الطرف السالب (الكاثود) بواسطة علامة على العبوة، مثل نقطة خضراء، أو شق، أو لوحة توصيل بشكل مختلف. توفر ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للأبعاد بجميع القياسات الحرجة بالمليمترات، بما في ذلك مواقع لوحات التوصيل، ومخطط المكون، وحجم العدسة. يجب على المصممين الالتزام بهذه الأبعاد لنمط التثبيت على اللوحة الإلكترونية (البصمة) لضمان اللحام والمحاذاة المناسبين.

5.2 تصميم لوحة التثبيت الموصى بها على اللوحة الإلكترونية (PCB)

يتم توفير نمط تثبيت مقترح (تخطيط لوحة اللحام) لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة أثناء إعادة التدفق. يأخذ هذا النمط في الاعتبار تكوين حشوة اللحام ويمنع حدوث مشاكل مثل "تأثير شاهد القبر" (حيث يرتفع أحد الطرفين عن اللوحة). يتضمن التصميم عادةً وصلات تخفيف حراري إذا كانت لوحة التوصيل متصلة بمستوى نحاسي كبير، لإدارة الحرارة أثناء اللحام.

6. إرشادات اللحام والتجميع

يعد التعامل والتجميع السليمين أمرًا بالغ الأهمية للعائد والموثوقية.

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR Reflow)

للعمليات الخالية من الرصاص، يوصى بمنحنى إعادة تدفق محدد. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260°C، ويجب أن يقتصر الوقت فوق 260°C على 10 ثوانٍ كحد أقصى. مرحلة التسخين المسبق (عادة 150-200°C) ضرورية لرفع درجة الحرارة ببطء وتنشيط المادة المساعدة للّحام (Flux)، مع وقت تسخين مسبق أقصى 120 ثانية. يجب توصيف منحنى إعادة التدفق للوحة الإلكترونية المحددة، ومعجون اللحام، والفرن لضمان لحام جميع المكونات بشكل صحيح دون تلف.

6.2 ظروف التخزين والتعامل

مصابيح LED حساسة للرطوبة (MSL2a). عند تخزينها في كيسها الأصلي المحكم ضد الرطوبة مع مجفف، يجب الاحتفاظ بها عند درجة حرارة ≤30°C ورطوبة نسبية ≤90% واستخدامها خلال عام واحد. بمجرد فتح الكيس، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30°C و 60% رطوبة نسبية. يجب أن تخضع المكونات المعرضة للهواء المحيط لعملية إعادة تدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 672 ساعة (28 يومًا). إذا تم تجاوز هذا الوقت، يلزم عملية تجفيف (Bake-out) عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع تلف "انفجار الفشار" أثناء إعادة التدفق.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُعد غمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة مقبولاً. يمكن للمواد الكيميائية القاسية أو غير المحددة أن تتلف العدسة البلاستيكية أو العبوة.

6.4 تحذير من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

يتعرض LED للتلف من الكهرباء الساكنة وارتفاعات الجهد. يوصى بالتعامل مع الجهاز باستخدام سوار معصم مؤرض أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة. يجب تأريض جميع المعدات، بما في ذلك محطات العمل والآلات، بشكل صحيح لمنع أحداث التفريغ الكهروستاتيكي.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد LTST-C281KSKT-5A بتنسيق شريط وبكرة مناسب للتجميع الآلي. عرض الشريط 8 مم، ملفوف على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 5000 قطعة. بالنسبة للكميات الأصغر، تتوفر كمية تعبئة دنيا تبلغ 500 قطعة للبقايا. تتوافق مواصفات الشريط والبكرة مع معايير ANSI/EIA 481، مما يضمن التوافق مع أنظمة التغذية القياسية. يحتوي الشريط على غطاء لحماية المكونات، وهناك مواصفة تنص على أنه لا يمكن أن يكون أكثر من جيبين متتاليين للمكونات فارغين.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

طريقة التشغيل الأكثر شيوعًا هي مقاومة تحديد تيار متسلسلة متصلة بمصدر جهد (Vcc). يتم حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - VF) / IF، حيث VF هو جهد التشغيل الأمامي لـ LED (استخدم القيمة القصوى من التصنيف أو ورقة البيانات للتصميم المحافظ) و IF هو تيار التشغيل الأمامي المطلوب (مثل 5 مللي أمبير، 10 مللي أمبير، حتى 30 مللي أمبير كحد أقصى). للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا ثابتًا أو تشغيلًا على نطاق جهد واسع، يوصى باستخدام دائرة متكاملة (IC) لمشغل تيار ثابت.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (75 ميغاواط كحد أقصى)، إلا أن الإدارة الحرارية الفعالة لا تزال مهمة للحفاظ على عمر LED ومنع تغير اللون. تعمل اللوحة الإلكترونية (PCB) نفسها كمشتت حراري. يساعد توصيل لوحة التوصيل الحرارية لـ LED (إن وجدت) بمساحة نحاسية كافية على اللوحة الإلكترونية في تبديد الحرارة. تجنب تشغيل LED عند تياره ودرجة حرارته القصوى المطلقة في نفس الوقت لفترات طويلة.

8.3 اعتبارات التصميم البصري

تجعل زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 130 درجة هذا LED مناسبًا للتطبيقات التي تحتاج إلى رؤية الضوء من زوايا مختلفة بدون موزعات ضوئية إضافية. للحصول على ضوء أكثر توجيهًا، يمكن استخدام عدسات خارجية أو أدلة ضوئية. تسمح العدسة الشفافة لهذا الطراز المحدد بانبعاث لون الشريحة الأصلي (الأصفر) بدون ترشيح.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يتميز LTST-C281KSKT-5A بشكل أساسي من خلال سماكته المنخفضة جدًا البالغة 0.35 مم، وهي أقل من العديد من مصابيح LED الشريحة القياسية (مثل عبوات 0603 أو 0805 التي يبلغ ارتفاعها غالبًا 0.6-0.8 مم). هذا يجعله مثاليًا لأحدث جيل من الأجهزة المحمولة والأجهزة القابلة للارتداء فائقة النحافة. يوفر استخدام تكنولوجيا AlInGaP كفاءة أعلى وتشبع لوني أفضل في نطاق الأحمر-الكهرماني-الأصفر مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP. تتماشى توافقها مع إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية والتعبئة بالشريط والبكرات مع عمليات التصنيع الآلية ذات الحجم الكبير، مما يوفر حلاً فعالاً من حيث التكلفة وموثوقًا.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

10.1 ما الفرق بين الطول الموجي السائد والطول الموجي القمة؟

الطول الموجي القمة (λp) هو الطول الموجي الفردي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدة. الطول الموجي السائد (λd) هو قيمة محسوبة مشتقة من مخطط لونية CIE تمثل اللون المدرك للضوء؛ وهو الطول الموجي الفردي الذي يتطابق مع الإحساس اللوني لناتج LED المختلط. لمصدر أحادي اللون مثل LED الأصفر AlInGaP هذا، يكونان عادةً قريبين جدًا، لكن λd هو المعيار الأكثر صلة بتحديد اللون.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر جهد 3.3 فولت بدون مقاومة؟

لا، هذا غير موصى به ومن المحتمل أن يدمر LED. جهد التشغيل الأمامي هو 1.7-2.3 فولت فقط. سيؤدي تطبيق 3.3 فولت مباشرة إلى تدفق تيار كبير جدًا وغير مسيطر عليه (يتجاوز بكثير الحد الأقصى البالغ 30 مللي أمبير)، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة الفوري والفشل. يلزم دائمًا وجود مقاومة تحديد تيار أو منظم تيار.

10.3 كيف أفسر رموز التصنيف عند الطلب؟

عند تقديم طلب، يمكنك تحديد مجموعة من رموز تصنيف VF و IV واللون للحصول على مصابيح LED ذات خصائص متطابقة بدقة. على سبيل المثال، سيحصل طلب "E3, M, K" على مصابيح LED بجهد أمامي 1.9-2.1 فولت، وشدة إضاءة 18.0-28.0 mcd، وطول موجي سائد 589.5-592.0 نانومتر. إذا لم يتم تحديد تصنيف، فستتلقى قطعًا من تصنيفات الإنتاج القياسية.

11. مبادئ التشغيل

LTST-C281KSKT-5A هو مصدر ضوء أشباه الموصلات يعتمد على نظام مادة AlInGaP. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج في الثنائي، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة لشريحة أشباه الموصلات. تتحد حاملات الشحن هذه، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تحدد طاقة فجوة النطاق المحددة لسبيكة AlInGaP الطول الموجي للفوتونات المنبعثة، وهو في هذه الحالة في المنطقة الصفراء (~590 نانومتر). تغلف العدسة الإيبوكسية الشفافة الشريحة، مما يوفر الحماية الميكانيكية، ويشكل حزمة ناتج الضوء (زاوية واسعة 130 درجة)، ويعزز كفاءة استخراج الضوء.

12. اتجاهات الصناعة والسياق

يتم دفع تطوير مصابيح LED مثل LTST-C281KSKT-5A من خلال عدة اتجاهات رئيسية في الإلكترونيات. هناك دفع مستمر نحو التصغير، مما يتطلب مكونات ذات بصمات أصغر وسماكات أقل لتمكين منتجات نهائية أرق. تسمح الكفاءة والسطوع المتزايدان من مواد أشباه الموصلات مثل AlInGaP باستهلاك طاقة أقل وعمر بطارية أطول في الأجهزة المحمولة. علاوة على ذلك، فإن اعتماد الصناعة على نطاق واسع للّحام الخالي من الرصاص والامتثال لـ RoHS يفرض مكونات يمكنها تحمل درجات حرارة إعادة تدفق أعلى وخالية من المواد المقيدة. يدعم توحيد التعبئة (الشريط والبكرة، معايير EIA) التصنيع عالي الأتمتة والضخم الذي يميز إنتاج الإلكترونيات الاستهلاكية الحديثة.