ورقة بيانات LED LTW-C194TS5 - أبعاد 0.30 مم رقيقة - جهد 2.7-3.15 فولت - لون أبيض - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTW-C194TS5 ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع جهاز التركيب السطحي (SMD) مصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة ذات المساحة المحدودة. يتمثل موقعه الأساسي كمؤشر عالي السطوع أو مكون إضاءة خلفية مصغر. تكمن الميزة الأساسية لهذا المنتج في سماكته الاستثنائية البالغة 0.30 مليمتر، مما يتيح دمجه في أجهزة فائقة النحافة مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والتكنولوجيا القابلة للارتداء وأجهزة الكمبيوتر المحمولة فائقة النحافة. يشمل السوق المستهدف الإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية، وإضاءة السيارات الداخلية، والمؤشرات العامة حيث تكون هناك حاجة إلى إخراج ضوئي ساطع وموثوق في حزمة صغيرة جدًا.

2. تحليل مفصل للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم تحديد أداء LTW-C194TS5 عند درجة حرارة محيطة قياسية (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. تحدد المعايير الرئيسية نطاق تشغيله:

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من حد أدنى 56.0 ملي كانديلا (mcd) إلى قيمة نموذجية 146.0 mcd عند تشغيله بتيار أمامي (IF) قدره 5mA. يتم قياس هذه المعلمة باستخدام معدات تقارب منحنى استجابة العين القياسي للمراقب الضوئي CIE، مما يضمن ارتباطها بالرؤية البشرية.
• زاوية المشاهدة (2θ1/2):يتم تحديد زاوية مشاهدة واسعة تبلغ 130 درجة، مما يوفر نمط إشعاع ضوئي واسع ومنتشر مناسب للإضاءة المساحية والرؤية بزاوية واسعة.
• إحداثيات اللون (x, y):يتم تحديد نقطة اللون للضوء الأبيض على مخطط لونية CIE 1931. الإحداثيات النموذجية هي x=0.294 و y=0.286 عند IF=5mA، مع ضمان تسامح ±0.01 لكلا الإحداثيين. هذا يحدد درجة معينة من الضوء الأبيض.
• جهد التشغيل الأمامي (VF):يتراوح انخفاض الجهد عبر المصباح LED عند مرور تيار 5mA بين 2.70 فولت (الحد الأدنى) و 3.15 فولت (الحد الأقصى). هذه المعلمة حاسمة لتصميم الدائرة لضمان تقييد التيار المناسب.
• التيار العكسي (IR):يتدفق حد أقصى 10 ميكرو أمبير (μA) عند تطبيق انحياز عكسي 5 فولت، مما يشير إلى خصائص التسرب للديود.

2.2 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم. لا يُقصد بها التشغيل العادي.

• تبديد الطاقة (Pd):70 ميغاواط كحد أقصى.
• التيار الأمامي:يقتصر التيار الأمامي المستمر DC على 20 مللي أمبير. يُسمح بتيار أمامي ذروة أعلى يبلغ 100 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية).
• الجهد العكسي (VR):5 فولت كحد أقصى. لا يُنصح بالتشغيل تحت انحياز عكسي وقد يتسبب في فشل.
• نطاقات درجة الحرارة:التشغيل: من -20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية. التخزين: من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• ظروف اللحام:يتحمل لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء بدرجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء. يستخدم LTW-C194TS5 نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد:

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي (VF)

يتم تصنيف مصابيح LED بناءً على جهدها الأمامي عند IF=5mA. يتيح ذلك للمصممين اختيار مصابيح LED ذات انخفاض جهد مماثل لتحقيق سطوع موحد في الدوائر المتوازية أو لإدارة الطاقة الدقيقة.

• الفئة A:VF = 2.70V إلى 2.85V
• الفئة B:VF = 2.85V إلى 3.00V
• الفئة C:VF = 3.00V إلى 3.15V

التسامح داخل كل فئة هو ±0.1 فولت.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (IV)

يقوم هذا التصنيف بفرز مصابيح LED حسب شدة إخراج الضوء، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب مستويات سطوع محددة.

• الفئة P2:Iv = 56.0 mcd إلى 71.0 mcd
• الفئة Q1:Iv = 71.0 mcd إلى 90.0 mcd
• الفئة Q2:Iv = 90.0 mcd إلى 112.0 mcd
• الفئة R1:Iv = 112.0 mcd إلى 146.0 mcd

التسامح على كل فئة شدة هو ±15%.

3.3 تصنيف درجة اللون (اللون)

يتم تصنيف لون الضوء الأبيض إلى ست فئات (من S1 إلى S6) بناءً على إحداثيات اللون (x, y) على مخطط CIE 1931. تحدد كل فئة منطقة رباعية على مخطط الألوان. يضمن ذلك تجانس اللون عبر مصابيح LED متعددة في التجميع. التسامح لإحداثيات درجة اللون داخل الفئة هو ±0.01. يتم عادةً توفير رسم تخطيطي يوضح هذه الفئات متراكبة على مخطط اللونية.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات، فإن آثارها قياسية. يمكن للمصممين توقع العلاقات العامة التالية:

• منحنى IV (التيار مقابل الجهد):يزداد جهد التشغيل الأمامي (VF) بشكل لوغاريتمي مع التيار الأمامي (IF). سيؤدي التشغيل بشكل كبير فوق تيار الاختبار الموصى به البالغ 5mA إلى زيادة VF وتبديد الطاقة.
• شدة الإضاءة مقابل التيار:يكون إخراج الضوء بشكل عام متناسبًا مع التيار الأمامي ضمن نطاق التشغيل، ولكن قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب التسخين.
• اعتماد درجة الحرارة:تنخفض شدة الإضاءة عادةً مع زيادة درجة حرارة التقاطع. يشير نطاق درجة حرارة التشغيل الواسع (-20°C إلى +80°C) إلى أداء مستقر عبر الظروف البيئية، على الرغم من أن تقليل التصنيف قد يكون ضروريًا في درجات الحرارة العالية.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد التغليف

يتميز المصباح LED بمخطط تغليف قياسي في الصناعة EIA. يتم توفير جميع الأبعاد الحرجة، بما في ذلك الطول والعرض والارتفاع (0.30 مم)، والتباعد بين الأطراف، في رسومات قائمة على المليمتر. يتم تضمين مؤشر القطبية (عادةً علامة الكاثود أو شق) في الرسم لضمان الاتجاه الصحيح أثناء التجميع.

5.2 تصميم مسارات اللحام الموصى بها

يتم توفير توصية لنمط المسار (البصمة) لتصميم PCB. يتضمن ذلك حجم وشكل مسارات النحاس التي سيتم لحام المصباح LED عليها. يعد الالتزام بهذه التوصية أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق وصلات لحام موثوقة، ومحاذاة ذاتية مناسبة أثناء إعادة التدفق، وتبديد حرارة فعال. تشير ملاحظة إلى أقصى سماكة للاستنسل تبلغ 0.10 مم لتطبيق معجون اللحام.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق

المكون متوافق تمامًا مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR). يتم توفير ملف تعريف مقترح:

• التسخين المسبق:150°C إلى 200°C.
• وقت التسخين المسبق:120 ثانية كحد أقصى.
• درجة حرارة الذروة:260°C كحد أقصى.
• الوقت فوق السائل:10 ثوانٍ كحد أقصى (موصى به لحد أقصى دورتي إعادة تدفق).

تعتمد هذه المعايير على معايير JEDEC لضمان الموثوقية. تؤكد ورقة البيانات أن الملف الأمثل يعتمد على إعداد تجميع PCB المحدد (نوع اللوحة، المكونات الأخرى، الفرن).

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب إجراؤه بحذر شديد نظرًا لصغر حجم المكون وحساسيته للحرارة:

• درجة حرارة المكواة:300°C كحد أقصى.
• وقت التلامس:3 ثوانٍ كحد أقصى لكل مسار.
• التكرار:مرة واحدة فقط؛ تجنب إعادة العمل.

6.3 التخزين والتعامل

• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):المصباح LED حساس للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب أن يتضمن التعامل أساور معصم مؤرضة، وسجاد مضاد للكهرباء الساكنة، ومعدات مؤرضة بشكل صحيح.
• حساسية الرطوبة:كمكون SMD مصغر، فهو حساس للرطوبة. عند وجوده في تغليفه الأصلي المغلق (مع مجفف)، يجب تخزينه عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية واستخدامه خلال عام واحد. بمجرد فتح الكيس المقاوم للرطوبة، يجب تخزين مصابيح LED عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية ومن الناحية المثالية إعادة تدفقها خلال أسبوع واحد. للتخزين لفترة أطول خارج الكيس الأصلي، استخدم حاوية مغلقة مع مجفف. تتطلب المكونات المخزنة خارج الكيس لأكثر من أسبوع تجفيفًا (حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل) قبل اللحام لمنع "انفجار الفشار" أثناء إعادة التدفق.

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط لتجنب إتلاف العدسة البلاستيكية أو التغليف. العوامل الموصى بها هي كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية، مع وقت غمر أقل من دقيقة واحدة.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد LTW-C194TS5 معبأ لآلات التجميع الآلي للاختيار والوضع:

• شريط الناقل:شريط بعرض 8 مم.
• حجم البكرة:بكرة قطرها 7 بوصات (178 مم).
• الكمية لكل بكرة:5,000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• معيار التغليف:يتوافق مع مواصفات ANSI/EIA 481-1. يتم إغلاق الجيوب الفارغة في الشريط بشريط غطاء.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشرات الحالة:أضواء حالة الطاقة أو الاتصال أو الوظيفة في الإلكترونيات الاستهلاكية فائقة النحافة.
• الإضاءة الخلفية:إضاءة خلفية مضاءة من الحافة أو مباشرة للشاشات LCD الصغيرة، أو لوحات المفاتيح، أو الرموز.
• الإضاءة الزخرفية:إضاءة مميزة في داخل السيارات، أو الأجهزة المنزلية، أو ملحقات الألعاب.
• الإضاءة العامة:إضاءة مساحية منخفضة المستوى في الأجهزة المدمجة.

8.2 اعتبارات التصميم الحرجة

• تقييد التيار:استخدم دائمًا مقاومة تقييد تيار على التوالي أو محرك تيار ثابت. لا تصل مباشرة بمصدر جهد. تيار الاختبار الموصى به هو 5mA، لكن الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر هو 20mA. صمم للسطوع المناسب وتبديد الطاقة.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من انخفاض استهلاكه للطاقة، تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في PCB أو فتحات حرارية تحت مسارات اللحام لتصريف الحرارة بعيدًا عن تقاطع LED، خاصة عند التشغيل بالقرب من الحدود القصوى أو في درجات حرارة محيطة عالية. يحافظ هذا على إخراج الضوء وطول العمر.
• التصميم البصري:توفر زاوية المشاهدة البالغة 130 درجة حزمة واسعة. للضوء المركز، قد تكون العدسات الخارجية أو أدلة الضوء ضرورية. ستؤثر مادة العدسة الصفراء على اللون النهائي المدرك.
• اختيار التصنيف:للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا (مثل مصفوفات LED متعددة)، حدد فئات ضيقة لـ VF و Iv ودرجة اللون (اللون) لتقليل الاختلافات في السطوع واللون.

9. المقارنة والتمييز التقني

عوامل التمييز الأساسية لـ LTW-C194TS5 هيملفه الفائق الرقة 0.30 ممواستخدامه لـرقاقة بيضاء من نوع InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد). مقارنة بالتكنولوجيا القديمة مثل الرقاقة الزرقاء مع الفوسفور، غالبًا ما تقدم مصابيح LED البيضاء القائمة على InGaN مزايا من حيث الكفاءة، وإمكانية تجسيد الألوان، والاستقرار. تعتبر النحافة ميزة ميكانيكية رئيسية مقارنة بمصابيح LED القياسية SMD (التي غالبًا ما تكون 0.6 مم أو أكثر سمكًا)، مما يتيح التصميم في أحدث جيل من الأجهزة النحيفة. تضمن توافقها مع إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية ومخططات تغليف EIA أنه يمكن أن يكون بديلاً مباشرًا أو ترقية في العديد من التصميمات الحالية التي تسعى إلى التصغير.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

10.1 ما هو الغرض من فئات التصنيف الثلاث المختلفة؟

يضمن التصنيف الاتساق الكهربائي والبصري. يساعد تصنيف VF في تصميم إمداد الطاقة ودوائر LED المتوازية. يضمن تصنيف Iv مستوى سطوع محددًا. يعد تصنيف درجة اللون أمرًا بالغ الأهمية لمطابقة الألوان في تطبيقات LED المتعددة لتجنب اختلافات اللون الملحوظة.

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

بينما الحد الأقصى المطلق للتصنيف هو 20mA DC، يتم إعطاء حالة الاختبار القياسية وبيانات الأداء النموذجية عند 5mA. سيؤدي التشغيل عند 20mA إلى إنتاج إخراج ضوئي أعلى ولكنه سيولد أيضًا حرارة أكثر، ويزيد من جهد التشغيل الأمامي، ويقلل من الموثوقية طويلة المدى. من الضروري إجراء تحليل حراري وربما تقليل التصنيف للتيار الأقصى بناءً على بيئة التشغيل الفعلية.

10.3 لماذا توجد متطلبات تخزين وتجفيف صارمة كهذه؟

يمكن أن يمتص التغليف البلاستيكي الفائق الرقة الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن أن تتبخر هذه الرطوبة المحبوسة بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا يمكن أن يتسبب في تشقق التغليف أو فصل الروابط الداخلية ("انفجار الفشار"). تم تصميم إجراءات التخزين والتجفيف لإزالة هذه الرطوبة بأمان قبل اللحام.

10.4 كيف يمكنني تفسير إحداثيات اللون (x=0.294، y=0.286)؟

ترسم هذه الإحداثيات نقطة على مخطط لونية CIE 1931، الذي يرسم جميع الألوان المدركة. تتوافق هذه النقطة المحددة مع درجة معينة من الضوء الأبيض، غالبًا ما توصف بأنها "أبيض بارد". يحدد التسامح ±0.01 مساحة صغيرة حول هذه النقطة يضمن أن يقع لون المصباح LED ضمنها.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم شريط مؤشر حالة لجهاز لوحي نحيف.يحتاج المصمم إلى خمسة مصابيح LED بيضاء موحدة لشريط مؤشر مستوى الشحن. المساحة خلف الإطار محدودة للغاية (0.4 مم). يختارون LTW-C194TS5 لارتفاعه البالغ 0.30 مم. لضمان التجانس، يحددون الفئة B لـ VF (2.85-3.00V)، والفئة R1 لـ Iv (112-146 mcd)، والفئة S3 لدرجة اللون. يصممون بصمة PCB تمامًا كما هو موصى به، مع مسار تخفيف حراري صغير متصل بمستوى أرضي داخلي لتبديد الحرارة. يتم استخدام محرك تيار ثابت مضبوط على 5mA لكل LED. يتم طلب مصابيح LED على بكرات 7 بوصات للتجميع الآلي. يتبع المصنع ملف إعادة التدفق المحدد ويخزن البكرات المفتوحة في خزانة جافة، ويجففها قبل الاستخدام بعد إغلاق عطلة نهاية الأسبوع. النتيجة هي شريط مؤشر ساطع ومتسق وموثوق يتناسب مع قيود التصميم الميكانيكي.

12. مقدمة عن المبدأ التقني

يعتمد LTW-C194TS5 على تكنولوجيا أشباه الموصلات InGaN. في مصباح LED أبيض، عادةً ما يتم دمج رقاقة InGaN زرقاء الانبعاث مع طلاء فوسفور أصفر داخل التغليف. عندما تنبعث الرقاقة ضوءًا أزرق، يتم امتصاص جزء منه بواسطة الفوسفور وإعادة انبعاثه كضوء أصفر. يدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المحول كضوء أبيض. تحدد النسب المحددة لانبعاث الرقاقة وتكوين الفوسفور إحداثيات اللون النهائية (نقطة اللون) على طيف الضوء الأبيض. يتم تحقيق التغليف الفائق الرقة من خلال تقنيات تشكيل متقدمة وتغليف على مستوى الرقاقة تقلل من المواد فوق وتحت شريحة أشباه الموصلات.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يتجه اتجاه مصابيح LED SMD للإلكترونيات الاستهلاكية بلا هوادة نحوالتصغير(أرق، بصمات أصغر) وزيادة الكفاءة(مزيد من إخراج الضوء لكل وحدة طاقة كهربائية وكل وحدة مساحة). يمثل الملف البالغ 0.30 مم لهذا المصباح LED خطوة في هذا الاتجاه. علاوة على ذلك، هناك دفع مستمر لـتحسين تجانس اللون ومؤشر تجسيد الألوان (CRI) أعلىفي مصابيح LED البيضاء، يتم تحقيق ذلك من خلال التقدم في تكنولوجيا الفوسفور وتصميم الرقائق. اتجاه آخر هو دمج المزيد من الميزات، مثل دوائر متكاملة مدمجة للتحكم (صنع "مصابيح LED ذكية")، على الرغم من أن LTW-C194TS5 يبدو مكونًا منفصلاً قياسيًا. يظل التوافق مع عمليات إعادة التدفق الخالية من الرصاص (RoHS) وعالية الحرارة متطلبًا أساسيًا مدفوعًا باللوائح البيئية العالمية ومعايير التجميع.