ورقة بيانات LED LTW-C281DS5 الأبيض SMD - الأبعاد 2.8x1.0x0.35 مم - الجهد 2.55-3.15 فولت - الطاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة معلومات تقنية شاملة لنموذج محدد من الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) ذو التركيب السطحي (SMD). المنتج عبارة عن LED أبيض فائق النحافة وعالي السطوع، مصمم لعمليات التجميع الإلكتروني الحديثة. تشمل تطبيقاته الرئيسية الإضاءة الخلفية، مؤشرات الحالة، والإضاءة العامة في الأجهزة الإلكترونية المدمجة حيث تكون المساحة والكفاءة عوامل حاسمة.

المزايا الأساسية لهذا المكون هي سماكته الدنيا، وتوافقه مع آليات التركيب الآلي (pick-and-place)، وامتثاله لمعايير RoHS (تقييد المواد الخطرة) ومعايير المنتجات الصديقة للبيئة. يشمل السوق المستهدف الإلكترونيات الاستهلاكية، وأجهزة الاتصالات، ومختلف الأنظمة المدمجة التي تتطلب إضاءة مؤشر موثوقة ومنخفضة السماكة.

2. تحليل المعلمات التقنية المتعمق

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف التشغيل العادية.

• تبديد الطاقة (Pd):70 ميغاواط. هذه هي أقصى قدرة يمكن لحزمة LED تبديدها كحرارة دون تدهور الأداء أو التسبب في فشل.
• تيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي لحظي مسموح به، يُحدد عادةً في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة حرارة التقاطع شبه الموصل.
• تيار الأمامي المستمر (I_F):20 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار الأمامي المستمر للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تطبيق جهد عكسي يتجاوز هذه القيمة يمكن أن يتسبب في فشل فوري وكارثي في تقاطع LED.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل بيئية من -30°C إلى +80°C ويمكن تخزينه في درجات حرارة تتراوح من -55°C إلى +105°C.
• اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء:يمكن للمكون تحمل درجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ أثناء عملية اللحام بإعادة التدفق.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية لدرجة حرارة بيئية (T_a) تبلغ 25°C وتيار أمامي (I_F) بقيمة 5 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_V):تتراوح من حد أدنى 45.0 ميكروكانديلا إلى حد أقصى نموذجي 180.0 ميكروكانديلا. يقيس هذا السطوع الملحوظ لـ LED للعين البشرية، باستخدام مرشح يقارب منحنى استجابة الضوء النهاري CIE.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف الشدة المقاسة عند 0 درجة (على المحور). تشير زاوية الرؤية الواسعة مثل هذه إلى نمط انبعاث لامبرتي أو شبه لامبرتي، مناسب لإضاءة المساحات.
• إحداثيات اللونية (x, y):القيم النموذجية هي x=0.294, y=0.286. تحدد هذه الإحداثيات نقطة اللون للضوء الأبيض على مخطط اللونية CIE 1931، مما يشير إلى درجة حرارة لونية بيضاء باردة أو بيضاء محايدة.
• الجهد الأمامي (V_F):يتراوح من 2.55 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.15 فولت (الحد الأقصى) عند 5 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عندما يكون موصلاً للتيار. تعتمد القيمة الفعلية لوحدة معينة على رمز التصنيف الخاص بها.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي بقيمة 5 فولت. من المرغوب فيه أن يكون التيار العكسي منخفضًا.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معايير الأداء الرئيسية. يتيح ذلك للمصممين اختيار مكونات تلبي متطلبات محددة للون والسطوع والخصائص الكهربائية.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (V_F)

يتم تصنيف V_Fإلى ست مجموعات (V1 إلى V6)، كل منها له نطاق 0.1 فولت من 2.55 فولت إلى 3.15 فولت عند I_F= 5 مللي أمبير. يتم تطبيق تسامح ±0.05 فولت على كل مجموعة. يساعد اختيار مصابيح LED من نفس مجموعة V_Fفي الحفاظ على توزيع تيار موحد عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

يتم فرز شدة الإضاءة إلى ثلاث مجموعات (P, Q, R) بقيم دنيا تبلغ 45.0 و 71.0 و 112.0 ميكروكانديلا على التوالي، كل ذلك عند I_F= 5 مللي أمبير. الحد الأقصى لمجموعة R هو 180.0 ميكروكانديلا. يتم تطبيق تسامح ±15% على كل مجموعة. هذا التصنيف حاسم للتطبيقات التي تتطلب مستويات سطوع متسقة عبر عدة مصابيح LED.

3.3 تصنيف الصبغة (اللونية)

يتم تعريف نقطة اللون ضمن ست مناطق (S1 إلى S6) على مخطط اللونية CIE 1931. كل مجموعة عبارة عن شكل رباعي محدد بحدود إحداثيات (x, y) محددة. يتم تطبيق تسامح ±0.01 على الإحداثيات. يضمن هذا النظام توحيد اللون، وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقات الإضاءة الخلفية والإضاءة الجمالية. يوضح الرسم المقدم هذه المناطق S1-S6 بصريًا.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 6 لزاوية الرؤية، الشكل 1 للونية)، يمكن وصف سلوكها النموذجي بناءً على فيزياء LED القياسية.

• خاصية I-V (التيار-الجهد):يظهر الجهد الأمامي (V_F) علاقة لوغاريتمية مع التيار الأمامي (I_F). يؤدي زيادة صغيرة في V_Fإلى زيادة كبيرة في I_Fبمجرد تجاوز جهد التشغيل. كما أن V_Fله معامل درجة حرارة سالب، مما يعني أنه ينخفض قليلاً مع زيادة درجة حرارة التقاطع.
• شدة الإضاءة مقابل التيار:يكون ناتج الضوء (I_V) بشكل عام متناسبًا مع التيار الأمامي في نطاق التشغيل العادي. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند تيارات عالية جدًا بسبب زيادة الحرارة وتأثيرات الترهل في المادة شبه الموصلة.
• الاعتماد على درجة الحرارة:تنخفض شدة الإضاءة لمصابيح LED البيضاء القائمة على InGaN عادةً مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. هذا عامل حاسم لإدارة الحرارة في التطبيقات عالية الطاقة أو عالية الكثافة.

5. المعلومات الميكانيكية والحزمية

5.1 أبعاد الحزمة

يتميز LED ببصمة حزمة قياسية EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية). أحد المواصفات الرئيسية هو سماكته الفائقة النحافة البالغة 0.35 مم. يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة، تحدد الطول والعرض والارتفاع وأحجام الوسادات وتسامحاتها الموضعية (عادةً ±0.10 مم).

5.2 تصميم الوسادات والقطبية

تتضمن ورقة البيانات أبعاد وسادات اللحام المقترحة لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). يعد تصميم الوسادات المناسب ضروريًا لتكوين وصلة لحام موثوقة وقوة ميكانيكية. للمكون أطراف أنود وكاثود؛ يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لضمان الوظيفة المناسبة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات اللحام بإعادة التدفق

المكون متوافق تمامًا مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR). يتم توفير ملف تعريف موصى به، مع معلمات رئيسية تشمل منطقة التسخين المسبق (150-200°C)، ودرجة حرارة ذروية قصوى تبلغ 260°C، ووقت فوق السائل لا يتجاوز 10 ثوانٍ. يجب أن يتوافق الملف الشخصي مع معايير JEDEC لمنع الصدمة الحرارية.

6.2 التخزين والتعامل

• حساسية الرطوبة:يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس حاجزة للرطوبة مع مجفف. بمجرد فتح الكيس الأصلي، يجب استخدام المكونات خلال 672 ساعة (28 يومًا) أو خبزها عند 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام إذا تم تخزينها لفترة أطول.
• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):مصابيح LED حساسة للكهرباء الساكنة. تعتبر ضوابط ESD المناسبة، مثل محطات العمل المؤرضة وأسوار المعصم والحاويات الموصلة، إلزامية أثناء التعامل.
• التنظيف:إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط مثل الكحول الإيثيلي أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في إتلاف عدسة الإيبوكسي.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد مصابيح LED على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 5000 قطعة. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، تتوفر كمية تعبئة دنيا تبلغ 500 قطعة. تتوافق مواصفات الشريط والبكرة مع معايير ANSI/EIA 481-1، مما يضمن التوافق مع مغذيات التشغيل الآلي.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED مثالي للتطبيقات المقيدة بالمساحة مثل إضاءة خلفية لوحة مفاتيح الأجهزة المحمولة، ومؤشرات الحالة على أجهزة الكمبيوتر المحمولة أو الأجهزة اللوحية فائقة النحافة، ومؤشرات اللوحة في لوحات عدادات السيارات، والإضاءة الزخرفية في الأجهزة الاستهلاكية. تجعل زاوية الرؤية الواسعة منه مناسبًا للإضاءة المتساوية للمناطق الصغيرة أو أدلة الضوء.

8.2 اعتبارات تصميم الدائرة

• تحديد التيار:LED هو جهاز يعمل بالتيار. يعد مقاوم تحديد التيار على التوالي أو دائرة محرك تيار ثابت ضروريين لمنع تجاوز الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر، مما قد يؤدي إلى تدهور سريع.
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في PCB أو ثقوب حرارية تحت الوسادة الحرارية لـ LED (إن وجدت) يساعد في تبديد الحرارة، والحفاظ على ناتج الإضاءة والعمر الطويل.
• التوصيلات على التوازي:لا يُنصح عمومًا بتوصيل مصابيح LED مباشرة على التوازي بسبب الاختلافات في V_F. إذا لزم الأمر، يمكن أن يساعد استخدام مصابيح LED من نفس مجموعة V_Fوإضافة مقاومات صغيرة القيمة على التوالي لكل LED في موازنة التيارات.

9. المقارنة التقنية والتمييز

العامل المميز الأساسي لهذا LED هو سماكته البالغة 0.35 مم، وهي منخفضة بشكل استثنائي لـ LED SMD قياسي. مقارنة بالحزم الأكثر سماكة (مثل 0.6 مم أو 1.0 مم)، فإن هذا يتيح تصميم منتجات نهائية أكثر نحافة. يوفر الجمع بين السطوع العالي (حتى 180 ميكروكانديلا عند 5 مللي أمبير) ضمن هذا المظهر النحيف نسبة سطوع إلى حجم مواتية. يوفر هيكل التصنيف المحدد للون والشدة مستوى من الاتساق الذي قد لا يكون مضمونًا مع مصابيح LED السلعية غير المصنفة أو المصنفة على نطاق واسع.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 ما الفرق بين تيار الأمامي الذروي وتيار الأمامي المستمر؟

تيار الأمامي المستمر (20 مللي أمبير) هو الحد الآمن للتشغيل المستمر. تيار الأمامي الذروي (100 مللي أمبير) هو قيمة أعلى بكثير مسموح بها فقط لنبضات قصيرة جدًا (0.1 مللي ثانية) بدورة عمل منخفضة (10%). يمكن أن يتسبب تجاوز تصنيف التيار المستمر، حتى لفترة وجيزة، في تلف دائم.

10.2 كيف أفسر رموز تصنيف اللونية (S1-S6)؟

تحدد رموز S المناطق على مخطط الألوان CIE. يمثل S1 و S2 درجات اللون الأبيض الأكثر برودة (محتوى أزرق أعلى)، بينما يمثل S5 و S6 درجات اللون الأبيض الأكثر دفئًا (محتوى أصفر/أحمر أعلى). يقع S3 و S4 عادةً في منطقة اللون الأبيض المحايد. يجب على المصممين تحديد المجموعة (المجموعات) المطلوبة بناءً على احتياجات درجة حرارة اللون لتطبيقهم.

10.3 هل يمكنني استخدام مكواة لحام بدلاً من إعادة التدفق؟

اللحام اليدوي بالمكواة ممكن ولكنه غير موصى به للإنتاج بالجملة. إذا لزم الأمر، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 300°C، ويجب ألا يتجاوز وقت اللحام لكل طرف 3 ثوانٍ كحد أقصى. يجب الحرص على تجنب الإجهاد الميكانيكي والحرارة الموضعية المفرطة على المكون.

11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

المثال 1: مؤشر حالة الجهاز المحمول:يحتاج المصمم إلى LED أبيض ساطع واحد للإشارة إلى حالة الشحن. يختار LED من مجموعة السطوع R لرؤية عالية. يقوم بتشغيله عند 10 مللي أمبير باستخدام دبوس GPIO من متحكم دقيق مع مقاوم على التوالي محسوب كـ (جهد التغذية - V_F) / 0.01A. يختار LED من مجموعة الجهد V3 (2.75-2.85 فولت) لسلوك يمكن التنبؤ به. الارتفاع 0.35 مم يتناسب مع الإطار فائق النحافة للجهاز.

المثال 2: إضاءة خلفية لشاشة LCD صغيرة:يحتاج مهندس إلى إضاءة شاشة LCD أحادية اللون مقاس 2 بوصة بالتساوي من الجانب باستخدام دليل ضوء. يستخدم أربعة مصابيح LED موضوعة على طول حافة واحدة. لضمان لون وسطوع موحدين، يحدد أن جميع مصابيح LED يجب أن تأتي من نفس مجموعة الصبغة (مثل S4) ونفس مجموعة شدة الإضاءة (مثل Q). يتم توصيلها على التوالي وتشغيلها بواسطة محرك تيار ثابت مضبوط على 15 مللي أمبير لضمان ناتج ثابت وتبسيط الدائرة.

12. مقدمة عن المبدأ التقني

يعتمد هذا LED على تقنية أشباه الموصلات InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد). جوهر LED الأبيض هو عادةً شريحة InGaN زرقاء الانبعاث. يتم ترسيب طبقة فوسفورية، غالبًا ما تتكون من إيتريوم ألومنيوم غارنت (YAG) المطعمة بالسيريوم، فوق هذه الشريحة. عندما يحفز الضوء الأزرق من الشريحة الفوسفور، فإنه يحول جزءًا من الفوتونات الزرقاء إلى ضوء أصفر. يدرك العين البشرية مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المنبعث على أنه أبيض. يحدد المزيج المحدد من الفوسفور درجة حرارة اللون المترابطة (CCT)، مما يؤدي إلى ضوء أبيض بارد أو محايد أو دافئ. يتم تحقيق الحزمة فائقة النحافة من خلال تقنيات تعبئة وتشكيل متقدمة على مستوى الرقاقة.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر اتجاه مصابيح LED SMD للإلكترونيات الاستهلاكية نحو كفاءة أعلى (مزيد من اللومن لكل واط)، وبصمات أصغر، ومظهر أكثر نحافة، مما يتيح منتجات نهائية أكثر نحافة باستمرار. هناك أيضًا تركيز قوي على تحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI) لجودة ضوء أفضل وتسامحات تصنيف أكثر ضيقًا لتقليل التباين في اللون والسطوع في دفعات الإنتاج. علاوة على ذلك، أصبح دمج دوائر IC المحركة مباشرة مع حزم LED ("وحدات LED" أو "LED الذكية") أكثر شيوعًا لتصميم مبسط. يتم أيضًا تحسين تقنية InGaN الأساسية لكثافة طاقة وموثوقية أعلى. تستمر اللوائح البيئية في دفع التخلص من المواد الخطرة، مما يعزز الامتثال لـ RoHS كمتطلب قياسي.