ورقة بيانات ثنائية اللون LTST-S326TGKSKT-5A LED SMD - أخضر/أصفر - جهد عكسي 5 فولت - تيار أمامي 20/30 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة المواصفات التقنية لثنائي LED ثنائي اللون من نوع SMD ذي الإضاءة الجانبية. تم تصميم هذا المكون خصيصًا للتطبيقات التي تتطلب مصدر ضوء مضغوطًا بزاوية قائمة، حيث يستهدف بشكل أساسي وحدات الإضاءة الخلفية للشاشات البلورية السائلة (LCD). تشمل مزاياه الأساسية الامتثال للوائح البيئية، وإخراج سطوع عالٍ من مواد أشباه الموصلات المتقدمة، والتوافق مع عمليات التجميع واللحام الآلي الحديثة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يتم تعريف الحدود التشغيلية للجهاز عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. بالنسبة لثنائي LED الأخضر (شريحة InGaN)، الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر هو 20 مللي أمبير، مع السماح بتيار أمامي ذروة يصل إلى 100 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). تبلغ قدرة تبديد الطاقة المقدرة له 76 مللي واط. يتمتع ثنائي LED الأصفر (شريحة AlInGaP) بتصنيف أعلى للتيار الأمامي المستمر يبلغ 30 مللي أمبير، وذروة 80 مللي أمبير، وقدرة تبديد طاقة تبلغ 75 مللي واط. يشترك اللونان في أقصى جهد عكسي يبلغ 5 فولت. يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل من -20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية، مع نطاق تخزين أوسع من -30 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء عند 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

تم القياس عند Ta=25 درجة مئوية وتيار اختبار (IF) قدره 5 مللي أمبير، وتكون المعايير الرئيسية للأداء كما يلي. تبلغ شدة الإضاءة (Iv) لثنائي LED الأخضر حدًا أدنى قدره 28.0 مللي كانديلا، وقيمة نموذجية غير محددة، وحدًا أقصى يبلغ 280.0 مللي كانديلا. تتراوح شدة إضاءة ثنائي LED الأصفر من حد أدنى 7.1 مللي كانديلا إلى حد أقصى 71.0 مللي كانديلا. يتميز كلا ثنائي LED بزاوية مشاهدة واسعة (2θ1/2) تبلغ 130 درجة (نموذجي). الطول الموجي النموذجي لذروة الانبعاث (λP) لثنائي LED الأخضر هو 530 نانومتر، مع طول موجي سائد نموذجي (λd) يبلغ 528 نانومتر وعرض نصفي طيفي (Δλ) يبلغ 35 نانومتر. القيم المقابلة لثنائي LED الأصفر هي 591 نانومتر، 588 نانومتر، و15 نانومتر على التوالي. الجهد الأمامي (VF) النموذجي هو 2.80 فولت (أقصى 3.20 فولت) للأخضر و1.90 فولت (أقصى 2.30 فولت) للأصفر عند 5 مللي أمبير. التيار العكسي (IR) لكليهما هو بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند VR=5 فولت.

2.3 الخصائص الحرارية

يتم تحديد عامل التخفيض (Derating) للتيار الأمامي بشكل خطي بدءًا من 25 درجة مئوية. بالنسبة لثنائي LED الأخضر، عامل التخفيض هو 0.25 مللي أمبير/درجة مئوية، مما يعني أن التيار الأمامي المستمر المسموح به ينخفض بمقدار 0.25 مللي أمبير لكل درجة مئوية فوق 25 درجة مئوية. بالنسبة لثنائي LED الأصفر، عامل التخفيض هو 0.4 مللي أمبير/درجة مئوية. هذا معيار حاسم لضمان الموثوقية طويلة المدى ومنع الانفلات الحراري في التطبيق.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز المنتج إلى مجموعات (Bins) بناءً على شدة الإضاءة لضمان اتساق السطوع في التطبيق. بالنسبة لثنائي LED الأخضر، تتراوح رموز المجموعات من N إلى S، مع شدة إضاءة دنيا تبدأ من 28.0 مللي كانديلا (N) وحتى 180.0 مللي كانديلا (S)، وحدود قصوى من 45.0 مللي كانديلا (N) وحتى 280.0 مللي كانديلا (S). يستخدم ثنائي LED الأصفر رموز مجموعات من K إلى P، مع شدة دنيا من 7.1 مللي كانديلا (K) إلى 45.0 مللي كانديلا (P) وحدود قصوى من 11.2 مللي كانديلا (K) إلى 71.0 مللي كانديلا (P). يتم تطبيق هامش تحمل قدره +/-15% على كل مجموعة شدة. يسمح هذا النظام للمصممين باختيار ثنائيات LED بمستويات سطوع متوقعة تلبي احتياجاتهم المحددة.

4. تحليل منحنيات الأداء

على الرغم من عدم تفصيل منحنيات بيانية محددة في النص المقدم، فإن المعايير المذكورة تسمح باستنتاج الاتجاهات الرئيسية للأداء. تشير قيم الجهد الأمامي (VF) إلى منحنى خاصية التيار-الجهد (IV) لكل لون. يعد الفرق في الجهد الأمامي (2.80 فولت للأخضر مقابل 1.90 فولت للأصفر عند 5 مللي أمبير) ذا أهمية كبيرة في تصميم الدوائر الكهربائية، خاصة عند تشغيل اللونين من مصدر جهد مشترك. تشير بيانات عرض النطاق النصفي الطيفي (35 نانومتر للأخضر، 15 نانومتر للأصفر) إلى أن ثنائي LED الأصفر له طيف انبعاث أضيق وأكثر أحادية اللون مقارنة بانبعاث الأخضر الأوسع. تصف عوامل التخفيض (Derating) الاعتماد السلبي لدرجة الحرارة على أقصى تيار أمامي مسموح به بشكل مباشر.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

يتوافق الجهاز مع مخطط عبوات قياسي من EIA. إنه عبوة ذات إضاءة جانبية (زاوية قائمة)، مما يعني أن الانبعاث الضوئي الرئيسي موازٍ لمستوى التثبيت، وهو مثالي لتطبيقات الإضاءة الجانبية مثل الإضاءة الخلفية للشاشات البلورية السائلة. مادة العدسة محددة على أنها شفافة بالماء. يتم تعريف تخصيص الأطراف بوضوح: الكاثود 1 (C1) مخصص لشريحة AlInGaP الصفراء، والكاثود 2 (C2) مخصص لشريحة InGaN الخضراء. يتم توريد المكون معبأً في شريط بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصات، متوافق مع معدات التجميع الآلي (pick-and-place). تتضمن ورقة البيانات الكاملة رسومات أبعاد مفصلة للعبوة وتخطيط وسادة اللحام الموصى به لتوجيه تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

6. دليل اللحام والتركيب

6.1 ملفات لحام إعادة التدفق (Reflow)

يتم تقديم ملفين مقترحين لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR): أحدهما لعملية اللحام العادية (القصدير-الرصاص) والآخر لعملية اللحام الخالية من الرصاص. تشمل المعايير الرئيسية للعملية الخالية من الرصاص، التي تستخدم معجون لحام SnAgCu، مرحلة التسخين المسبق وشرط درجة الحرارة القصوى. تم التأكد من توافق الجهاز مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء وطور البخار.

6.2 التنظيف

يجب إجراء التنظيف بحذر. لا ينبغي استخدام سوائل كيميائية غير محددة لأنها قد تتلف عبوة LED. إذا كان التنظيف ضروريًا، يوصى بغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لمدة تقل عن دقيقة واحدة.

6.3 ظروف التخزين

لتحقيق أفضل عمر تخزيني وقابلية للحام، يجب أن تخضع ثنائيات LED التي تمت إزالتها من تغليفها الأصلي الواقي من الرطوبة لعملية لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد. للتخزين لفترات أطول خارج التغليف الأصلي، يجب الاحتفاظ بها في حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو في جو من النيتروجين. إذا تم تخزينها بدون تغليف لأكثر من أسبوع، يوصى بإجراء عملية تجفيف (Bake-out) عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 24 ساعة على الأقل قبل التجميع لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفشار" (popcorning) أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التغليف والطلب

التغليف القياسي هو 3000 قطعة لكل بكرة قطرها 7 بوصات. تتبع مواصفات الشريط والبكرة المعيار ANSI/EIA 481-1-A-1994. يتم إغلاق الجيوب الفارغة للمكونات على الشريط الحامل بشريط غطاء علوي. يُسمح بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين في الشريط. بالنسبة لكميات الطلب التي ليست مضاعفات للبكرة الكاملة، يتم تحديد حد أدنى لتعبئة الكميات المتبقية يبلغ 500 قطعة. يتبع رقم الجزء LTST-S326TGKSKT-5A نظام الترميز الداخلي للشركة المصنعة، والذي يشفر عادةً نوع العبوة واللون ومعلومات التصنيف (Bin).

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيق الأساسي والمصرح به صراحةً لهذا LED الجانبي هو الإضاءة الخلفية لألواح LCD، حيث يقوم انبعاثه بزاوية قائمة بتوصيل الضوء بكفاءة إلى دليل الضوء الخاص باللوحة. يمكن استخدام قدرته ثنائية اللون (أخضر/أصفر) لمؤشرات الحالة، أو تأثيرات الإضاءة الخلفية متعددة الألوان، أو في التطبيقات التي تتطلب نقاط لونية محددة يمكن تحقيقها عن طريق مزج هذين اللونين الأساسيين.

8.2 اعتبارات التصميم

طريقة القيادة (Drive Method):ثنائيات LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند تشغيل عدة ثنائيات LED على التوازي، يوصى بشدة باستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل ثنائي LED على حدة (نموذج الدائرة A). لا يُنصح بتشغيل عدة ثنائيات LED على التوازي مباشرة من مصدر جهد بدون مقاومات فردية (نموذج الدائرة B)، حيث يمكن أن تؤدي الاختلافات الطفيفة في خصائص الجهد الأمامي (VF) بين ثنائيات LED إلى اختلافات كبيرة في التيار، وبالتالي السطوع.

التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):ثنائي LED حساس للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب اتخاذ الاحتياطات أثناء التعامل والتركيب: استخدام أساور معصم مؤرضة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة، والتأكد من تأريض جميع المعدات وأسطح العمل بشكل صحيح، والنظر في استخدام مؤينات لتحييد الشحنات الساكنة في بيئة العمل.

9. المقارنة والتمييز التقني

يتميز هذا الجهاز من خلال مجموعة ميزاته: شريحة ثنائية اللون في عبوة جانبية واحدة. هذا يوفر مساحة على لوحة الدوائر المطبوعة مقارنة باستخدام ثنائي LED منفصلين. يشير استخدام شرائح InGaN فائقة السطوع (للأخضر) و AlInGaP (للأصفر) إلى التركيز على الكفاءة العالية وإخراج الإضاءة. توافقه مع عمليات التركيب الآلي وعمليات إعادة التدفق القياسية (بما في ذلك الخالية من الرصاص) يجعله مناسبًا للتصنيع الإلكتروني الحديث عالي الحجم. تم تحسين زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 130 درجة لتطبيقات الإضاءة الخلفية حيث تكون الإضاءة المتساوية مطلوبة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل ثنائيي LED الأخضر والأصفر في وقت واحد بأقصى تيار مستمر لهما؟

ج: لا. الحدود القصوى المطلقة هي لكل شريحة على حدة. تشغيل كلاهما في وقت واحد عند 20 مللي أمبير (أخضر) و 30 مللي أمبير (أصفر) سيتجاوز الحدود الحرارية الإجمالية لتصميم العبوة. يجب مراعاة إجمالي تبديد الطاقة بناءً على الجهود الأمامية والتيارات الفعلية المستخدمة.

س: لماذا يختلف الجهد الأمامي للونين؟

ج: الجهد الأمامي هو خاصية أساسية لفجوة النطاق (Bandgap) لمادة أشباه الموصلات. لدى InGaN (الأخضر) فجوة نطاق أكبر من AlInGaP (الأصفر)، مما يؤدي إلى الحاجة إلى جهد أمامي أعلى لتحقيق نفس التيار.

س: كيف أفسر رموز مجموعات شدة الإضاءة (Bin Codes)؟

ج: اختر رمز المجموعة الذي يضمن الحد الأدنى المطلوب من السطوع لتصميمك. على سبيل المثال، إذا كان تصميمك يحتاج إلى 100 مللي كانديلا على الأقل من ثنائي LED الأخضر، يجب عليك تحديد المجموعة R (112.0-180.0 مللي كانديلا) أو أعلى. القيمة النموذجية غير مضمونة، فقط نطاق الحد الأدنى/الأقصى للمجموعة المحددة.

س: هل مطلوب مشتت حراري (Heat Sink)؟

ج: للتشغيل عند أو بالقرب من أقصى تيار مقنن، خاصة في درجات الحرارة المحيطة المرتفعة، فإن الإدارة الحرارية الدقيقة للوحة الدوائر المطبوعة ضرورية. يجب اتباع منحنى التخفيض (Derating Curve). للتشغيل بتيار منخفض (مثل 5-10 مللي أمبير)، عادة ما يكون تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة القياسي كافيًا.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم مؤشر حالة مزدوج لجهاز محمول.يمكن استخدام LTST-S326TGKSKT-5A لإظهار حالة الشحن: الأصفر للشحن، الأخضر للشحن الكامل. سيضع المصمم LED على حافة لوحة الدوائر المطبوعة، مع توجيه جانبه الباعث للضوء نحو دليل ضوء أو نافذة في الهيكل. سيتم تصميم دائرتين مستقلتين لتحديد التيار - واحدة للأنود الأصفر (مع مقاومة محسوبة لـ Vsupply، VF_yellow~1.9V، و I_F المطلوب)، والأخرى للأنود الأخضر (محسوبة لـ VF_green~2.8V). سيتم توصيل الكاثود المشترك بالأرضي. تضمن زاوية المشاهدة الواسعة رؤية المؤشر من زوايا مختلفة. يجب على المصمم التأكد من أن تخطيط وسادة اللحام على لوحة الدوائر المطبوعة يتطابق مع النمط الموصى به لتحقيق وصلة لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة.

12. مقدمة عن المبدأ التقني

ثنائيات الإضاءة (LEDs) هي أجهزة تقاطع p-n أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الوميض الكهربائي (Electroluminescence). عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد لون الضوء المنبعث من خلال طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. يدمج هذا الجهاز شريحتي أشباه موصلات مختلفتين داخل عبوة واحدة: شريحة نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) للانبعاث الأخضر وشريحة فوسفيد الألومنيوم الإنديوم الغاليوم (AlInGaP) للانبعاث الأصفر. يتم تحقيق العبوة الجانبية من خلال تصميم ميكانيكي محدد يقوم بتوجيه السطح الباعث للضوء الرئيسي للشريحة بشكل عمودي على أطراف العبوة، مما يوجه الضوء إلى جانب المكون.

13. اتجاهات السياق الصناعي

يتوافق تطوير هذا المكون مع عدة اتجاهات رئيسية في صناعة الإلكترونيات الضوئية. يعكس التحول نحو الامتثال لـ RoHS والمنتجات الصديقة للبيئة اللوائح البيئية العالمية. يدفع الطلب المستمر على سطوع أعلى واستهلاك طاقة أقل في الأجهزة المحمولة وعرض الشاشات استخدام مواد عالية الكفاءة مثل InGaN و AlInGaP. تعد ابتكارات التغليف، مثل الأشكال الجانبية، حاسمة لتمكين المنتجات النهائية الأرق والأكثر إحكاما، خاصة في الإلكترونيات الاستهلاكية مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. علاوة على ذلك، فإن التوافق مع خطوط التجميع السطحي (SMT) الآلية بالكامل عالية السرعة هو شرط أساسي للإنتاج الضخم الفعال من حيث التكلفة. يسلط تضمين ملفات اللحام التفصيلية، خاصة للعمليات الخالية من الرصاص، الضوء على انتقال الصناعة إلى التصنيع الأكثر صداقة للبيئة.